Manuale di elettrotecnica e automazione

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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			a cura di GIULIANO ORTOLANI - EZIO VENTURI
				MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
					Matematica - Chimica - Fisica Normativa, legislazione e sicurezza - Segni grafici - CAD Elettrotecnica generale - Macchine elett...
					EDITORE ULRICO HOEPLI MILANO
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				1 - Calcolo combinatorio 6
				2 - Monomi e polinomi 8
				3 - Matrici, determinanti e sistemi lineari 15
				4 - Equazioni, sistemi e disequazioni 26
				5 - Trigonometria 32
				6 - Geometria euclidea 39
				7 - Geometria analitica nel piano 45
				8 - Geometria analitica nello spazio 55
				9 - Vettori 57
				10 - Numeri complessi 61
				11 - Funzioni reali 66
				12 - Calcolo differenziale 95
				13 - Studio completo di funzione 111
				14 - Successioni 119
				15 - Serie numeriche 124
				16 - Serie di funzioni 130
				17 - Integrali 138
				18 - Equazioni differenziali 148
				1 - Introduzione 2
				2 - Struttura e trasformazioni della materia 11
				3 - Governo delle reazioni chimiche 23
				4 - Chimica inorganica descrittiva 33
				5 - Principi generali di chimica organica 34
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				1 - Errori di misura 3
				2 - Vettori 5
				3 - Cinematica, il moto dei corpi 10
				4 - Moti relativi, movimenti composti 16
				5 - Principi della dinamica, forze 18
				6 - Impulso, lavoro ed energia 23
				7 - Statica dei sistemi rigidi 26
				8 - Corpo rigido 29
				9 - Statica dei fluidi 31
				10 - Fenomeni di superficie 34
				11 - Dinamica dei fluidi 35
				12 - Onde meccaniche 38
				13 - Acustica 42
				14 - Propagazione della luce 43
				15 - Ottica geometrica 46
				16 - Termometria 50
				17 - Calorimetria 53
				18 - Termodinamica 58
				19 - Interazioni elettriche 63
				20 - Corrente elettrica continua 65
				21 - Campo magnetico 68
				1 - Normativa 1
				2 - Legislazione 34
				1 - Introduzione 2
				2 - Classificazione degli schemi elettrici 5
				3 - Rappresentazione grafica delle apparecchiature elettriche secondo le norme CEI 8
				4 - Rappresentazione grafica delle apparecchiature elettroniche secondo le norme CEI 21
				5 - Rappresentazione grafica delle apparecchiature pneumatiche 26
				6 - Centrali di produzione elettrica 29
				7 - Lettere di identificazione delle apparecchiature elettriche 39
				1 - Elementi fondamentali 4
				2 - Preparazione del foglio di lavoro 9
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				3 - Nuovo disegno 21
				4 - Selezione degli oggetti 25
				5 - Disegno della stella 30
				6 - Soluzione di una rete trifase 38
				7 - Proiezioni ortogonali 47
				8 - Viste in sezione 63
				9 - Quotatura dei disegni 78
				10 - Proiezioni assonometriche 89
				11 - Casa a schiera 102
				12 - Blocchi 106
				13 - Spazio carta 122
				1 - Grandezze elettriche 3
				2 - Bipoli elettrici e loro collegamenti 11
				3 - Metodi di risoluzione delle reti lineari 30
				4 - Reti elettriche capacitive 49
				5 - Grandezze magnetiche e loro legami, circuiti magnetici 73
				6 - Interazioni tra circuiti elettrici e campi magnetici 92
				7 - Circuiti in corrente alternata monofase 113
				8 - Risoluzione delle reti lineari in corrente alternata monofase 147
				9 - Sistemi trifasi 158
				1 - Elementi generali sulle macchine elettriche 4
				2 - Trasformatore 8
				3 - Campo magnetico rotante 30
				4 - Motore asincrono 37
				5 - Generatore sincrono 52
				6 - Generatore a corrente continua 66
				7 - Motore a corrente continua 77
				1 - Errori di misura 5
				2 - Strumenti elettrici (caratteristiche) 7
				3 - Strumenti elettrici (tipi e impieghi) 13
				4 - Sistemi resistivi di regolazione 26
				5 - Misura di tensione 29
				6 - Misura di corrente 31
				7 - Misure di resistenza 32
				8 - Misure di forza elettromotrice 39
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				9 - Misure di potenza 40
				10 - Misure di impedenza 43
				11 - Misure su linee trifasi 46
				12 - Strumenti particolari 54
				13 - Trasformatori di misura 59
				14 - Misure sulle macchine elettriche 62
				15 - Prove sul trasformatore 67
				16 - Prove sul motore asincrono 71
				17 - Prove sulla macchina sincrona 75
				18 - Prove sulle macchine a corrente continua 79
				1 - Definizioni e classificazioni 4
				2 - Calcolo della potenza convenzionale e della corrente d’impiego delle condutture elettriche 10
				3 - Parametri elettrici e circuiti equivalenti delle linee elettriche 19
				4 - Condutture elettriche 31
				5 - Metodi per il dimensionamento e la verifica delle condutture elettriche 73
				6 - Sovracorrenti 83
				7 - Apparecchi di manovra e protezione 100
				8 - Protezione dalle sovracorrenti 130
				9 - Protezione dalle sovratensioni 143
				10 - Protezione contro i contatti diretti e indiretti 153
				11 - Impianti per la distribuzione e l'utilizzazione dell'energia elettrica 192
				12 - Ambienti e applicazioni particolari 226
				13 - Verifiche degli impianti elettrici utilizzatori 247
				14 - Centrali elettriche di produzione e stazioni elettriche 255
				1 - Introduzione 2
				2 - Grandezze fotometriche 4
				3 - Misure fotometriche 8
				4 - Colorimetria 13
				5 - Sorgenti luminose 18
				6 - Apparecchi illuminanti 47
				8 - Illuminazione di interni 51
				1 - Generalità e concetti fondamentali 1
				2 - Binario, sala ferroviaria e carrelli 3
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				3 - Condizioni di marcia 5
				4 - Condizioni di arresto e sicurezza 9
				5 - Corrosione elettrolitica 15
				6 - Alimentazione dei mezzi di trazione 17
				7 - Azionamenti per trazione 28
				8 - Mezzi di trazione con azionamenti 32
				9 - Alimentazione delle linee di contatto 34
				1 - Introduzione 2
				2 - Sensori per il controllo di posizione e di spostamento 7
				3 - Sensori per il controllo di prossimità 27
				4 - Sensori per il controllo di vibrazioni 45
				5 - Sensori per il controllo di peso e di deformazione 47
				6 - Sensori per il controllo di velocità 53
				7 - Sensori per il controllo di livello 56
				8 - Sensori per il controllo di portata 67
				9 - Trasduttori per il controllo di pressione 74
				10 - Sensori per il controllo di temperatura 78
				1 - Introduzione 2
				2 - Tecnologie utilizzate nei processi automatici 6
				3 - CIM, PLC e comunicazione 9
				4 - Hardware nei PLC 22
				5 - La messa in servizio del PLC 53
				6 - Programmazione del PLC 62
				7 - Parole di istruzione 94
				1 - Sistemi di regolazione 2
				2 - Studio nel dominio del tempo 10
				3 - Studio nel dominio di s e di w 17
				4 - Stabilità e criteri di stabilità 22
				5 - Sistemi di controllo a tempo discreto 43
				6 - Regolatori e controllori 49
				7 - Tecniche digitali 52
				1 - Introduzione 2
				2 - Caratteristiche della tecnologia bus 4
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				3 - Sistemi bus a livello mondiale: standard e mercato 18
				4 - Mercato e standard europeo del bus 20
				1 - Generalità 5
				2 - Elementi di teoria delle reti elettriche lineari 7
				3 - Amplificatori lineari 23
				4 - Materiali semiconduttori 37
				5 - Diodi a giunzione pn 39
				6 - Circuiti con diodi 44
				7 - Transistor bipolari a giunzione e circuiti di polarizzazione 49
				8 - Amplificatori a bjt 54
				9 - Transistor ad effetto di campo 59
				10 - Transistor nei circuiti digitali 68
				11 - Amplificatori operazionali 73
				12 - Sistemi di numerazione e codici numerici e alfanumerici 82
				13 - Elementi di algebra booleana 89
				14 - Circuiti logici di base 97
				15 - Circuiti combinatori 102
				16 - Dispositivi sequenziali: latch e flip-flop 111
				17 - Registri 118
				18 - Contatori e divisori di frequenza 121
				19 - Memorie ROM e RAM 125
				20 - Dispositivi logici programmabili 129
				21 - Microprocessore 132
				22 - Oscillatori sinusoidali 135
				23 - Generatori di forme d'onda 139
				24 - Filtri 147
				25 - Amplificatori di potenza, tiristori, comando di attuatori 162
				26 - Introduzione alle conversioni A/D e D/A 180
				27 - Oscilloscopio e suo impiego nelle misure di tensione, corrente, frequenza e fase 190
				1 - Generalità 2
				2 - Conversione della corrente elettrica 22
				3 - Alimentazione monofase 23
				4 - Alimentazione trifase 25
				5 - Controllo della potenza nella conversione C.A.-C.C. 30
				6 - Alimentatori a commutazione 35
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				7 - Convertitori non isolati 37
				8 - Convertitori con trasformatori 39
				9 - Conversione C.C.-C.C. 45
				10 - Regolazione in corrente alternata 47
				11 - Inverter 48
				12 - Conversione frequenza-frequenza 53
				1 - Materiali conduttori, isolanti e magnetici 3
				2 - Elementi utilizzati negli impianti elettrici civili 28
				3 - Apparecchiature di comando, segnalazione, protezione per azionamenti industriali 78
				4 - Componenti passivi impiegati nei circuiti elettronici 107
				1 - Progetto degli impianti elettrici 3
				2 - Applicazioni elettriche 8
				3 - Progetto degli impianti elettronici 111
				4 - Applicazioni elettroniche 141
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Indice
				Direttore dell’opera Ulrico Hoepli; curatori Giuliano Ortolani - Ezio Venturi
				Prof. Giuseppe Biondo (Elettronica analogica e digitale)
				Prof. Gaetano Conte (Impianti elettrici; Progettazione elettrica ed elettronica)
				Prof. Tania Cuniberti (Chimica)
				Prof. Edoardo Donini (Elettrotecnica generale)
				Prof. Mirco Erbogasto (Elettronica di potenza; Sistemi; Trazione elettrica)
				Prof. Fausto Maria Ferri (Progettazione elettrica ed elettronica; Tecnologie elettriche ed elettroniche)
				Prof. Umberto Fierro (Fisica)
				Prof. Giovanna Garofolo (Matematica)
				Prof. Ignazio Mendolia (Macchine elettriche; Misure elettriche)
				Prof. Enzo Monastero (CAD)
				Prof. Giuliano Ortolani (Automazione; Illuminotecnica; Normativa, legislazione e sicurezza; Progettazione elettrica ed elettronica; Segni grafici; Sensori e trasduttori; Tecnologie BUS; Tecnologie elettriche ed elettroniche)
				Prof. Enrico Sacchi (Elettronica analogica e digitale)
				Prof. Ezio Venturi (Automazione; Illuminotecnica; Normativa, legislazione e sicurezza; Progettazione elettrica ed elettronica; Segni grafici; Sensori e trasduttori; Tecnologie BUS; Tecnologie elettriche ed elettroniche)
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		MANUALE DI ELETTROTECNICA E AUTOMAZIONE
			Prefazione
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		Sezione XIII
		Sensori e trasduttori
		1 INTRODUZIONE 2
			1.1 Caratteristica statica 3
			1.2 Caratteristica dinamica 6
		2 SENSORI PER IL CONTROLLO DI POSIZIONE E DI SPOSTAMENTO 7
			2.1 Potenziometri rettilinei e rotativi 7
			2.2 Trasduttori a riga ottica 9
			2.3 Trasduttori a risoluzione lineare (trasduttori lineari a trasformatore differenziale variabile) 14
			2.4 Trasduttori synchro 16
			2.5 Trasduttori resolver 17
			2.6 Trasduttori inductosyn 19
			2.7 Encoder ottici 20
		3 SENSORI PER IL CONTROLLO DI PROSSIMITÀ 27
			3.1 Sensori a induzione 30
			3.2 Sensori a effetto Hall 34
			3.3 Sensori magnetici a contatto reed 35
			3.4 Sensori capacitivi 38
			3.5 Sensori pneumatici 39
			3.6 Sensori a ultrasuoni 40
			3.7 Sensori optoelettronici 42
		4 SENSORI PER IL CONTROLLO DI VIBRAZIONI 45
			4.1 Accelerometri 45
		5 SENSORI PER IL CONTROLLO DI PESO E DI DEFORMAZIONE 47
			5.1 Sensori estensimetrici 47
			5.2 Celle di carico 50
		6 SENSORI PER IL CONTROLLO DI VELOCITÀ 53
			6.1 Dinamo tachimetrica 53
			6.2 Ruota dentata con sensore di prossimità 54
		7 SENSORI PER IL CONTROLLO DI LIVELLO 56
			7.1 Trasduttori a ultrasuoni 56
			7.2 Trasduttori a microonde 58
			7.3 Trasduttori a lamelle vibranti 59
			7.4 Trasduttori capacitivi 61
			7.5 Trasduttori a conduttività 63
			7.6 Trasduttori a tasteggio elettromeccanico 65
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		8 SENSORI PER IL CONTROLLO DI PORTATA 67
			8.1 Trasduttore magneto-induttivo 69
			8.2 Trasduttori volumetrici a vortice 70
			8.3 Trasduttori di portata ad area variabile 70
			8.4 Trasduttori a ultrasuoni 71
			8.5 Strozzamenti a pressione differenziale 71
			8.6 Trasduttori a massa reale mediante l'effetto Coriolis 73
		9 TRASDUTTORI PER IL CONTROLLO DI PRESSIONE 74
			9.1 Trasduttori capacitivi 76
			9.2 Trasduttori estensimetrici 76
			9.3 Trasduttori potenziometrici 77
			9.4 Trasduttori piezoelettrici 77
		10 SENSORI PER IL CONTROLLO DI TEMPERATURA 78
			10.1 Termistori 78
			10.2 Rivelatori RTD o termoresistenze 79
			10.3 Termocoppie 79
		BIBLIOGRAFIA 81
			1 iNTRODUZIONE
			L’elemento di base per l’acquisizione di una grandezza per l’elaborazione digitale consiste nel dispositivo che trasforma la grandezza fisica da misurare in un segnale di natura elettrica. Questo dispositivo viene chiamato trasduttore.
			Un trasduttore si compone in generale di tre elementi (Fig. XIII.1.1):
				Fig. XIII.1.1 Schema generale di un trasduttore.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il sensore si può definire come l’organo di ingresso degli impianti di automazione. Esso è in grado di convertire una grandezza ...
			Si possono trovare in commercio due famiglie di sensori:
			Associate all'utilizzo dei valori in uscita, esistono poi delle tecniche di trattamento dei segnali e di regolazione per riporta...
			A seconda del tipo di segnale trattato si possono trovare sensori che mettono a disposizione in uscita un segnale che varia in p...
			Al contrario, ci sono sensori che emettono in uscita una serie di segnali numerici direttamente legati al segnale rilevato: se f...
			I sensori sono contraddistinti da diversi parametri che ne descrivono il comportamento. È possibile effettuare solo una classifi...
			I parametri dinamici considerano la dinamica del sensore per interpretare la misura in uscita conseguente a veloci variazioni de...
			I parametri statici riguardano un ventaglio molto più ampio di caratteristiche dei trasduttori; tra queste si possono citare: l’...
				1.1. Caratteristica statica
			La caratteristica statica di un trasduttore è definita da una funzione del tipo Y = f(X) dove il segnale X rappresenta il segnal...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La caratteristica statica di un trasduttore è definita da una funzione del tipo Y = f(X) dove il segnale X rappresenta il segnal...
				Fig. XIII.1.2 Caratteristica ideale di un trasduttore.
			I trasduttori commerciali hanno però una caratteristica statica reale che si differenzia da quella ideale a causa di inevitabili...
			La linearità (linearity) di un trasduttore può essere definita in diversi modi, in generale non del tutto equivalenti. Secondo l...
				(XIII.1.1)
			Per un trasduttore lineare la relazione tra la grandezza fisica misurata e il segnale in uscita è descrivibile attraverso una semplice relazione matematica
				(XIII.1.2)
			essendo K il guadagno del trasduttore.
			L’errore di linearità (linearity error) è la massima deviazione dell’uscita del trasduttore rispetto alla caratteristica lineare che approssima al meglio la caratteristica reale (Fig. XIII.1.3).
			Tale linearizzazione viene normalmente ottenuta secondo il metodo dei minimi quadrati, cioè si cerca quella retta r(X) che minimizzi la quantità
				(XIII.1.3)
			Se si indica con DY il massimo scostamento dalla caratteristica lineare, l’errore percentuale di non linearità vale
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Se si indica con DY il massimo scostamento dalla caratteristica lineare, l’errore percentuale di non linearità vale
				(XIII.1.4)
			L’errore di fuori zero (offset error) è il valore che assume l’uscita del trasduttore (Yo) quando la grandezza da misurare è nulla.
				Fig. XIII.1.3 Errore di linearità.
			L’errore di guadagno (gain error) è la differenza tra il guadagno della caratteristica ideale del trasduttore (K) e il guadagno ...
				(XIII.1.5)
			L’errore di quantizzazione (resolution) è la massima variazione dell’ingresso che non dà luogo a nessuna variazione dell’uscita.
			L’errore di isteresi (hysteresis, friction o backlash). Il fenomeno della isteresi si manifesta nel caso in cui la caratteristic...
			La sensibilità (sensitivity) di un trasduttore è definita normalmente come la massima variazione dell’uscita rapportata alla massima variazione dell’ingresso.
				(XIII.1.6)
			La precisione (precision, repeatability) di un trasduttore è una misura di quanto la sua uscita è ripetibile su ripetuti esperim...
				(XIII.1.7)
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		BIBLIOGRAFIA 81
			dove eMAX rappresenta la variazione massima di lettura del trasduttore in corrispondenza dello stesso valore della grandezza misurata.
			L’accuratezza (accuracy) è una misura di quanto l’uscita del trasduttore si scosta da quella che dovrebbe essere la sua uscita ideale, cioè quell’uscita che avrebbe un trasduttore ideale che misurasse la stessa grandezza di quello reale.
			L’accuratezza viene espressa solitamente in percentuale rispetto al valore ideale
				(XIII.1.8)
			L’accuratezza non va confusa con la precisione: l’accuratezza fornisce un indice di quanto il trasduttore dia una indicazione fe...
				1.2. Caratteristica dinamica
			Il trasduttore è un sistema fisico avente necessariamente un comportamento dinamico che si evidenzia quando la sua grandezza di ...
			Risposta del trasduttore nel dominio dei tempi. Si suppone di fornire al trasduttore un ingresso a gradino e quindi di registrare la sua uscita Y(t). Le specifiche dinamiche in questo caso possono essere fornite mediante:
			Risposta del sensore nel dominio delle frequenze. La risposta frequenziale di un trasduttore si definisce attraverso i diagrammi di ampiezza e di fase della risposta del trasduttore quando l’ingresso ha un andamento sinusoidale.
			La caratteristica di un trasduttore ideale è quella descritta dalla Figura XIII.1.4.
			Quando la sinusoide di ingresso ha una pulsazione maggiore di un valore limite, allora l’uscita incomincia a non essere più in grado di seguire l’ingresso. Tale valore prende il nome di pulsazione di taglio del trasduttore.
			Solitamente si prende come soglia la pulsazione w3db in corrispondenza alla quale il sistema risponde con una uscita che è inferiore di 3 db alla risposta a pulsazione nulla
				(XIII.1.9)
			Normalmente, anche la risposta nella banda passante non è ideale, essendo caratterizzata da ondulazioni in ampiezza (ripple). L’...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La non idealità della risposta in frequenza di un trasduttore può provocare non solo l’attenuazione di un segnale, ma anche la sua distorsione.
				Fig. XIII.1.4 Diagramma di ampiezza e fase della risposta in frequenza di un trasduttore ideale.
				2 Sensori per il controllo di posizione e di spostamento
			I sensori e i trasduttori utilizzati per il controllo della posizione e dello spostamento trovano applicazione nell'automazione in genere e in molti servomeccanismi. Essi si possono distinguere in vari tipi specifici:
			A titolo di esempio, nelle applicazioni che includono degli spostamenti lineari possono venire impiegati dei sensori di posizion...
			In quelle che controllano spostamenti rotativi invece si impiegano preferibilmente gli encoder, funzionanti sul principio di Moirè, oppure i resolver, basati sull'induzione.
				2.1 Potenziometri rettilinei e rotativi
			Il principio di funzionamento del potenziometro rettilineo è lo stesso dei potenziometri lineari, comunemente impiegati nei circ...
			In definitiva il concetto che sta alla base di questo trasduttore è la variazione della sua resistenza in relazione allo spostamento impresso dal sistema sul quale è montato.
			Un potenziometro rettilineo è normalmente composto da una resistenza e da un supporto di ceramica (Fig. XIII.2.1), ma è sempre p...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			In questa seconda versione, che elimina i possibili difetti di discontinuità che sono caratteristici delle spire tradizionali, l...
			Il cursore, cioè la parte del trasduttore che risulta mobile, è possibile trovarlo in due versioni diverse:
				Fig. XIII.2.1 Potenziometro rettilineo con resistenza e supporto in ceramica.
				Fig. XIII.2.2 Potenziometro rettilineo con pista conduttrice in plastica.
			Le caratteristiche, che condizionano o che hanno un’elevata importanza per poter scegliere correttamente un trasduttore potenziometrico rettilineo, sono:
			La scelta della tensione di alimentazione e del potenziometro è importante.
			Un valore elevato di tensione produce un buon rapporto segnale/rumore, tuttavia produce anche maggior riscaldamento (autoriscald...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Se una riga di vetro, portante una griglia composta di linee opache e spazi trasparenti di uguale larghezza (cioè avente un rapp...
			L'aspetto molto interessante è dato dal fatto che queste fluttuazioni possono essere convertite in segnali elettrici, impiegando...
			Inoltre, il segnale può essere generato dall'integrazione di un grande numero di linee, così che è possibile eliminare le piccole imperfezioni delle griglie, accrescendo l'accuratezza della misura.
			A seconda dello specifico sistema di misura adottato, i trasduttori a riga ottica si differenziano in:
			In tutte e tre le soluzioni i trasduttori sono formati da due parti principali:
			Nei sistemi che sfruttano il principio della luce trasmessa (Fig. XIII.2.4), la riga è normalmente di vetro ed è composta da un reticolo, formato da sottili strati di cromo (il passo della divisione può arrivare a 10 ÷ 20 mm).
			Oltre al reticolo, che forma le graduazioni di precisione, sono presenti uno o più indici di riferimento. L'unità di misura inve...
			Se si mette in moto la riga di vetro graduata, rispetto all'unità di misura, si riscontra che le linee della riga graduata coinc...
				Fig. XIII.2.4 Principio fotoelettrico con misura a luce trasmessa.
			Nei sistemi che applicano il principio della luce riflessa, la riga graduata è in acciaio e su essa il reticolo è formato da rig...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Nei sistemi che applicano il principio della luce riflessa, la riga graduata è in acciaio e su essa il reticolo è formato da rig...
				Fig. XIII.2.5 Principio fotoelettrico con misura a luce riflessa.
			Nei sistemi di misura che utilizzano la diffrazione e l'interferenza delle onde luminose, il supporto di misura è dato da una riga graduata che contiene il reticolo di fase.
			Quest'ultimo ha la funzione di riflettere la luce ricevuta ed è caratterizzato da una particolare superficie a rilievo.
			La distanza codificata dei rilievi definisce il periodo di divisione, mentre la loro altezza stabilisce la classe di precisione.
			È presente inoltre una piastra di lettura, avente il reticolo di fase che viene attraversato dalla luce. Le principali parti che compongono questo sistema sono illustrate nella Fig. XIII.2.6.
				Fig. XIII.2.6 Principio fotoelettrico con misura inferenziale.
			Nei sistemi fotoelettrici sopra considerati, quando la riga si sposta rispetto alla testina di lettura, vengono generati dalle c...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Nei sistemi fotoelettrici sopra considerati, quando la riga si sposta rispetto alla testina di lettura, vengono generati dalle c...
				Fig. XIII.2.7 Segnali sinusoidali in uscita da un sistema di misurazione fotoelettrica e segnale dell’indice di riferimento.
			I metodi di elaborazione dei segnali, disponibili nelle unità elettroniche, possono essere di tre diversi tipi, come viene specificato di seguito.
			Nel primo metodo, a interpolazione mediante reti resistive, i segnali di scansione, dopo essere stati amplificati, vengono trasformati in segnali sfasati addizionali mediante somma vettoriale (Fig. XIII.2.8).
				Fig. XIII.2.8 Diagramma di fase di una interpolazione con fattore 5.
			In questo modo si generano treni di impulsi a onda quadra i quali, combinati con delle porte logiche OR esclusive (XOR), sono caratterizzati da una frequenza maggiore (all'interno dello stesso periodo) e da un passo di misura molto più ridotto.
			La Fig. XIII.2.9 mostra come si presentano i segnali di scansione della figura precedente XIII.2.8 dopo che sono stati trasformati e digitalizzati dal sistema ad interpolazione con reti resistive a fattore 5.
			Il secondo metodo, definito interpolazione digitale mediante tabella, tratta i segnali di scansione con una procedura completamente diversa.
			Essa, in un primo momento, li amplifica e li trasforma in segnali analogici di tensione, quindi li congela e li digitalizza a intervalli regolari in circuiti sample & hold (Fig. XIII.2.10).
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Essa, in un primo momento, li amplifica e li trasforma in segnali analogici di tensione, quindi li congela e li digitalizza a intervalli regolari in circuiti sample & hold (Fig. XIII.2.10).
				Fig. XIII.2.9 Segnali in uscita dopo una interpolazione, convertiti in onda quadra.
			I valori risultanti da queste trasformazioni vengono utilizzati per creare gli indirizzi delle file e delle colonne, all'interno...
				Fig. XIII.2.10 Elaborazione dei segnali mediante il metodo digitale di interpolazione con tabella e contatore di tracciamento.
			Il terzo metodo, denominato a interpolazione digitale mediante calcolatore dell'arcotangente (Fig. XIII.2.10) utilizza un microp...
			I valori contenuti nella tabella indicano la posizione del segnale. Contemporaneamente a quanto appena esposto, gli stessi segna...
			A questo punto viene trovato il valore dell'effettiva posizione interpolando il valore conteggiato e quello dell'angolo calcolato.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			A questo punto viene trovato il valore dell'effettiva posizione interpolando il valore conteggiato e quello dell'angolo calcolato.
				Fig. XIII.2.11 Elaborazione dei segnali mediante il metodo digitale di interpolazione con calcolatore dell’arco tangente.
			Oltre a quanto detto, è possibile includere nei calcoli del valore di posizione i valori di una tabella, memorizzati in una memo...
			I trasduttori a riga ottica possono essere impiegati sia su sistemi di misura lineari, il cui campo di impiego spazia dalle macc...
				2.3 Trasduttori a risoluzione lineare (trasduttori lineari a trasformatore differenziale variabile)
			Il trasformatore differenziale è un sensore di tipo assoluto disponibile sia in versione rotativa (chiamata Rotary Variable Differential Transformer RVDT) sia lineare (chiamata Linear Variable Differential Transformer LVDT).
			Il trasformatore differenziale è un sensore “modulante” in quanto richiede un generatore ausiliario per generare una tensione sinusoidale di “eccitazione” per il funzionamento del sensore.
				Fig. XIII.2.12 Schema costruttivo di un trasformatore differenziale lineare.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Si basa sul principio dell’induzione elettromagnetica e il suo circuito si compone di un cursore di materiale ferromagnetico mob...
			Guardando la Figura XIII.2.13, si può riassumere il loro funzionamento nei seguenti punti:
				Fig. XIII.2.13 Trasduttore lineare a trasformatore differenziale variabile.
			Per poter essere compatibile con le interfacce usate in automazione, il segnale di uscita viene demodulato e amplificato.
			La relazione di linearità tra spostamento e tensione in uscita è influenzata da molteplici fattori, quali per esempio la non per...
			Normalmente si ottengono valori di non linearità inferiori allo 0,5%, ciò vuol dire che su uno spostamento di 2 mm e ipotizzando una non linearità dello 0,5%, si può incorrere in un errore di misura dello 0,01 mm.
			I vantaggi che sono offerti da un trasduttore lineare a trasformatore differenziale variabile sono dati dalla completa assenza d...
			Le applicazioni classiche dei trasduttori lineari a trasformatore differenziale variabile spaziano dalle macchine utensili alle ...
			Commercialmente i vari tipi di LVDT si differenziano tra loro per la forma meccanica e per la modalità di azionamento del nucleo...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le caratteristiche tecniche, generalmente riscontrate in questi trasduttori, si possono elencare come segue:
				2.4 Trasduttori synchro
			Un trasduttore synchro è essenzialmente un trasduttore di tipo elettromagnetico per la misura della posizione angolare. Esso si ...
				Fig. XIII.2.14 Parti principali di un trasduttore synchro.
			Il suo funzionamento si può descrivere nel modo che segue:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Di solito i synchro vengono utilizzati in coppia e con essi è possibile avere due diversi tipi di funzionamento.
			Il primo tipo di funzionamento consiste nell'alimentare i due rotori insieme e collegare le due terne di avvolgimenti statorici ...
			Il secondo funzionamento vede il rotore del primo synchro collegato alla rete di alimentazione e gli avvolgimenti statorici dei ...
				Fig. XIII.2.15 Due trasduttori synchro collegati in coppia.
			Il trasduttore synchro generalmente viene impiegato nei servosistemi, laddove risulta utile rilevare una specifica misura angola...
				2.5 Trasduttori resolver
			Un resolver è anch'esso principalmente un trasformatore rotante. Il suo principio di funzionamento si basa sulla variazione dell’accoppiamento (di tipo trasformatorico) tra due sistemi di avvolgimenti elettrici ruotanti l’uno rispetto all’altro.
				Fig. XIII.2.16 Schema di funzionamento di un Resolver.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Sul primo sistema (il sistema Generatore) viene impressa una tensione sinusoidale alternata che genera un flusso magnetico che, ...
			Il suo funzionamento può essere spiegato riducendo gli avvolgimenti a singole spire, come nel modo sotto esposto.
			Si considerino due spire, denominate per semplicità A e B, e si alimenti la spira B con una tensione alternata sinusoidale; in t...
			Anche la tensione indotta sulla spira A varia in modo sinusoidale con un rapporto equivalente a
				(XIII.2.2)
			cioè dipendendo dal seno dell'angolo formato dalla variazione della posizione del piano, e presenta una frequenza che corrispond...
				(XIII.2.3)
			Il passaggio alla realtà a questo punto è molto semplice. Si considerino che le spire A e C siano gli avvolgimenti dello statore...
				Fig. XIII.2.17 Trasduttore resolver (misura di tipo induttivo).
			I valori di tensione, generati dai due avvolgimenti del resolver, generalmente vengono convertiti da segnali analogici a segnali...
			La principale caratteristica di questi sistemi è la loro capacità di emettere valori con risoluzioni che superano i 65 536 conte...
			Quindi il resolver, assieme a un appropriato circuito di valutazione, rappresenta un sistema di misura di tipo assoluto all'interno di ciascuna singola rivoluzione. L'applicazione tipica del resolver la si riscontra nei controlli numerici.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Quindi il resolver, assieme a un appropriato circuito di valutazione, rappresenta un sistema di misura di tipo assoluto all'interno di ciascuna singola rivoluzione. L'applicazione tipica del resolver la si riscontra nei controlli numerici.
				Fig. XIII.2.18 Conversione di un resolver in sistema digitale.
			Il resolver infine si può presentare sia nella versione con spazzole e contatti, sia in quella senza spazzole e senza contatti. ...
				Fig. XIII.2.19 Resolver senza spazzole.
			Questo fatto gli conferisce una vita molto più duratura, una manutenzione quasi assente, una maggiore affidabilità e precisione e infine la possibilità di essere utilizzato in situazioni ambientali più severe.
				2.6 Trasduttori inductosyn
			L'inductosyn è un trasduttore induttivo a uscita analogica che può essere visto come un trasduttore resolver srotolato (linear r...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La scala dell'inductosyn è formata da un filamento a forma di greca, situata su un supporto isolante (similmente alle piste conduttrici di un circuito stampato) e può essere considerata come l'insieme delle spire di un avvolgimento (Fig. XIII.2.20).
				Fig. XIII.2.20 Scala di un trasduttore lineare inductosyn.
			Il cursore invece, funzionante come una slitta che si sposta idealmente sopra la scala, riporta solo due piccoli avvolgimenti (F...
				Fig. XIII.2.21 Cursore di un trasduttore lineare inductosyn.
			La scala (parte mobile) e il cursore (parte fissa) sono affacciati in modo tale che si realizzi un ottimo concatenamento di flusso quando il cursore viene alimentato.
			Se gli avvolgimenti conformati a greche, sia della scala sia del cursore, si trovano collocati esattamente di fronte, l'accoppia...
			Il cursore quindi possiede un avvolgimento addizionale, sempre a forma di greca, spostato di un quarto del periodo in modo tale ...
			L'inductosyn può essere considerato un sistema di misura assoluto e ciclico. Esso aveva trovato il massimo della accettazione ag...
				2.7 Encoder ottici
			Encoder è un termine che significa trasduttore di posizione angolare. In stretta relazione con il significato del suo stesso nom...
			La caratteristica di emettere segnali analogici o digitali è data dal fatto di non avere o avere incorporata l'unità elettronica di elaborazione dei segnali.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			L'encoder è capace di misurare spostamenti angolari, movimenti rettilinei o circolari, velocità di rotazione e accelerazioni, quando è collegato a particolari circuiti elettronici e presenta adeguate connessioni meccaniche.
			Questo trasduttore funziona sul principio della lettura fotoelettrica di specifici reticoli, come già considerato nel paragrafo ...
				Fig. XIII.2.22 Principali componenti di un encoder ottico.
			La luce che riesce a oltrepassare i due reticoli colpisce e sensibilizza un gruppo di fototransistori, posti subito dietro al diaframma, il quale la trasforma immediatamente in segnale elettrico (impulsi di tensione).
			Le specifiche meccaniche ed elettriche, che normalmente accompagnano un encoder, sono riassunte, e alcune di esse commentate, nei sottoindicati punti.
			Velocità massima di rotazione. La velocità massima di rotazione del trasduttore è condizionata dalla massima velocità di rotazio...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Velocità massima di rotazione. La velocità massima di rotazione del trasduttore è condizionata dalla massima velocità di rotazio...
				Fig. XIII.2.23 Configurazioni del circuito elettronico in uscita di un encoder con circuito elettronico standard e a collettore aperto.
				Fig. XIII.2.24 Configurazioni del circuito elettronico in uscita di un encoder con circuito elettronico push-pull.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Velocità massima di rotazione. La velocità massima di rotazione del trasduttore è condizionata dalla massima velocità di rotazio...
				Fig. XIII.2.25 Configurazioni del circuito elettronico in uscita e valori di tensione di alimentazione di un encoder con circuito elettronico line driver.
			Le normali prestazioni di un encoder possono essere nettamente migliorate applicando un sistema particolare di lettura denominat...
				Fig. XIII.2.26 Relazione tra il colore delle guaine isolanti e i segnali di un encoder con cavo di collegamento.
			Per quel che riguarda l'aspetto meccanico, è da osservare che il collegamento tra i trasduttori rotativi e l'albero di azionamen...
			Gli encoder possono essere di due tipi:
			Gli encoder si definiscono incrementali quando i segnali di uscita sono proporzionali in modo incrementale allo spostamento effe...
			L'encoder in configurazione monodirezionale genera segnali chiamati Fase A, che forniscono l'informazione sufficiente per la gestione di rotazioni in un solo senso di marcia.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Aggiungendo un secondo elemento fotosensibile (configurazione bidirezionale), sfasato dal primo di 90 gradi, si genera anche la ...
			Se infine si aggiunge un segnale di riferimento o di zero (configurazione monodirezionale o bidirezionale con lo zero), che gene...
				Fig. XIII.2.27 Forme d’onda in uscita.
			I segnali emessi in uscita possono essere sinusoidali (se l'unità elettronica di elaborazione non è integrata nel trasduttore) o...
			Costruttivamente gli encoder si possono trovare nelle versioni con albero passante, con albero passante cavo, bialbero e modulari.
			Nelle versioni modulari l'encoder è costituito da un disco graduato, con il mozzo oppure con il tamburo, e dalla testina di lett...
			Gli encoder incrementali sono caratterizzati dal fatto di non mantenere l'informazione all'accensione e allo spegnimento dell'alimentazione e richiedono perciò la rideterminazione del punto di zero (risolvibile mediante l'impiego di batterie tampone).
			In moltissimi recenti encoder, per poter disporre di un riferimento assoluto, la divisione incrementale è affiancata da una o pi...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Gli encoder si definiscono assoluti quando a ogni posizione dell'albero corrisponde un valore ben definito.
			Questo secondo tipo di trasduttori ottici rotativi, a differenza degli incrementali, possiede un disco codificato con più piste,...
				Fig. XIII.2.28 Principali componenti di un encoder ottico assoluto.
			Gli encoder ottici assoluti si possono trovare nella configurazione monogiro oppure multigiro.
			Il tipo monogiro sviluppa una rotazione (da 0˚ a 360˚) entro un determinato numero di passi di misura, generando dei valori codificati. I valori di misura si ripetono dopo ogni rotazione.
			Il tipo multigiro non rileva soltanto le posizioni dell'angolo all'interno di una rotazione, bensì distingue anche rotazioni div...
			Ricordando che anche questo tipo di encoder è ottico, che vi è un certo numero predeterminato di piste e di fototransistori e ch...
			I tipi di codice, abitualmente utilizzati nei dischi degli encoder assoluti, sono il BCD, il Binario puro, il Gray oppure l'Eccesso Gray.
			Il codice BCD è un metodo di codificazione dei numeri decimali, nel quale una sequenza di 0 e 1 corrisponde all'1 decimale, un'a...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il codice Binario puro rappresenta un sistema di numerazione posizionale a base 2. Le sue cifre si definiscono bit. Esso usa esc...
				Fig. XIII.2.29 Posizione angolare del rotore di un encoder ottico con piste a codice binario puro.
			Il codice Gray rappresenta un sistema di numerazione derivato dal Binario puro e si caratterizza essenzialmente per cambiare un ...
			Infine il codice Eccesso Gray è lo stesso codice Gray decurtato di alcuni valori. Esso consente di avere un numero di valori pos...
			I campi di applicazione degli encoder assoluti sono molteplici; di questi si citano:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Unitamente alle sue importanti prestazioni, l'encoder si presenta come strumento molto particolare e delicato; la sua durata e l...
			Innanzi tutto, essendo l'encoder costituito di componenti di precisione, si deve fare attenzione che l'albero o il corpo non ricevano dei colpi, o che l'encoder cada.
			È fondamentale che la parte ruotante dell'encoder non sia sottoposta a carichi radiali e assiali superiori a quelli massimi, ind...
			È raccomandato che non venga installato in tutti quei luoghi nei quali vi siano vapore, polveri, gas corrosivi o caduta di acqua...
			Se nelle vicinanze dei suoi collegamenti sono presenti cavi dell'alta tensione o di linee di alimentazione, è bene avere chiaro che i disturbi causati da tali linee possono determinare errori del suo funzionamento oppure addirittura danneggiarlo.
			Per ovviare a disturbi, i collegamenti devono essere corti il più possibile; in caso contrario bisogna ricorrere a degli opportuni circuiti per conformare la forma dell'onda.
			Se l'alimentazione è in corrente continua è bene installare un trasformatore di isolamento. Non utilizzare mai un autotrasformatore, in quanto questo, essendo costituito da un unico avvolgimento, non protegge l'encoder da danneggiamenti.
			Se sono presenti delle sovracorrenti nell'alimentazione, è necessario collegare al circuito un assorbitore di sovracorrenti.
				3 Sensori per il controllo di prossimità
			I sensori utilizzati nei controlli di prossimità trovano impiego in moltissimi settori e in svariate applicazioni. Si utilizzano...
			Essi fanno parte del rilevamento senza contatto fisico e per questo motivo si trovano in una posizione di privilegio rispetto ad altri sensori con funzioni analoghe.
				Fig. XIII.3.1 Rappresentazione schematica dei componenti principali di un sensore di prossimità.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Un sensore di prossimità essenzialmente è composto di due parti (Fig. XIII.3.1) che vengono definite parte operativa, l'oscillat...
			Gli elementi che definiscono i singoli sensori possono basarsi su effetti:
			A prescindere per ora dal principio fisico specifico di funzionamento, in prima approssimazione i sensori di prossimità si posso...
			Autoamplificato ON/OFF in corrente continua. Esso può avere la polarità di uscita PNP oppure NPN e invece la funzione di uscita ...
				Fig. XIII.3.2 Circuito di uscita in versione ON/OFF di tipo PNP o NPN e non polarizzato in corrente continua.
			Autoamplificato ON/OFF in corrente alternata. Esso può avere la funzione di uscita NA oppure NC; la Figura XIII.3.3 rappresenta ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Autoamplificato ON/OFF in corrente alternata. Esso può avere la funzione di uscita NA oppure NC; la Figura XIII.3.3 rappresenta ...
				Fig. XIII.3.3 Circuito di uscita in versione ON/OFF di tipo a due fili in corrente alternata.
			Non amplificati NAMUR. I sensori di prossimità NAMUR sono degli apparecchi elettronici nei quali la corrente assorbita viene mod...
				Fig. XIII.3.4 Sensore di prossimità NAMUR con amplificatore completo di trigger e uscita a relè.
			I NAMUR si utilizzano in molte situazioni e tra queste ci sono anche le atmosfere potenzialmente esplosive. Questi tipi di senso...
			Analogici con uscita in tensione. I dati che comunemente caratterizzano questo tipo di sensore sono la tensione di alimentazione...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Analogici con uscita in corrente 4 ¸ 20 mA. I dati che lo caratterizzano sono la tensione di alimentazione (18 ¸ 30 V in corrent...
				3.1 Sensori a induzione
			I sensori di prossimità induttivi vengono normalmente utilizzati per rilevare oggetti metallici. Essi hanno al loro interno un oscillatore ad alta frequenza in grado di produrre un campo elettromagnetico nelle immediate vicinanze del sensore.
			La presenza di un oggetto metallico (che svolge la funzione di azionatore) nell'area di azione del sensore, determina una diminu...
			La Figura XIII.3.5 riproduce l’impiego di un sensore di prossimità induttivo.
				Fig. XIII.3.5 Impiego di un sensore di prossimità induttivo.
			L'ampiezza dell'oscillazione risulta quindi decrescere con la distanza fra azionatore e sensore e può pertanto fornire all'uscit...
			Essendo i sensori di prossimità degli apparecchi utilizzati per il rilevamento della presenza o dell'assenza di oggetti oppure p...
			Distanza di intervento. La distanza di intervento di un sensore di prossimità è quella distanza alla quale l'avvicinamento di un azionatore provoca un cambiamento di stato del segnale in uscita.
			Distanza nominale. La distanza nominale o portata nominale (Sn) viene utilizzata per definire il tipo di apparecchio, trascurando le tolleranze di fabbricazione e gli eventuali declassamenti provocati da condizioni diverse di tensione o temperatura.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Distanza effettiva. La distanza effettiva è definita come la distanza di intervento reale, determinata con i valori nominali di temperatura e di tensione.
			Distanza di rilevamento utile. La distanza di rilevamento utile (S) di un sensore di prossimità, denominata anche portata utile,...
			Distanza di lavoro. La distanza di lavoro, o campo di funzionamento, è quello spazio che garantisce un sicuro rilevamento della ...
				Fig. XIII.3.6 Distanza di rilevamento utile di un sensore di prossimità.
			Corsa differenziale. La corsa differenziale, o isteresi, viene definita come la differenza tra il punto di inserzione del sensor...
				Fig. XIII.3.7 Punti di inserzione e disinserzione di un sensore di prossimità (isteresi).
			Placchetta di misura. La placchetta per i sensori di forma cilindrica è in acciaio dolce A37 e di forma quadrata. Possiede il la...
			Fattore di riduzione. Nella pratica i pezzi da rilevare sono in acciaio e per assicurare un sicuro controllo è opportuno rendere...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Precisione della ripetibilità di intervento. Esprime la tolleranza di ripetibilità in rapporto alla distanza di rilevamento util...
			Frequenza di commutazione. È il numero massimo di oggetti che può essere rilevato in un secondo. Dipende quasi esclusivamente dalla superficie nominale del sensore di prossimità.
			Inoltre esistono dei parametri che vincolano il montaggio dei sensori di prossimità induttivi in relazione ai seguenti fattori.
			Presenza di masse metalliche nelle adiacenze. Bisogna considerare che la vicinanza di masse metalliche, diverse da quelle da ril...
			Possibili interferenze tra sensori. Anche il mancato rispetto della distanza tra più sensori può causare dei disturbi di funzionamento degli stessi.
			In riferimento a questi due parametri i dati di montaggio suggeriscono che i sensori di prossimità in versione non schermata ric...
			Per quel che riguarda ora i parametri di natura elettrica bisogna considerare che nello schema a due fili i sensori di prossimit...
			Nello schema a tre fili invece i sensori di prossimità possiedono due fili per l'alimentazione dell'apparecchio e un filo per trasmettere il segnale di uscita.
			La lunghezza del cavo può raggiungere al massimo i 200 metri, dopodiché occorre modificare gli apparecchi in quanto si verificano delle cadute di tensione.
			In quelle applicazioni in cui esistono grosse fonti di disturbo (motori, saldatrici ecc.) è opportuno adottare alcune precauzion...
			Anche il tipo di custodia ha la propria rilevanza, che si differenzia a seconda della specifica applicazione o a seconda delle condizioni ambientali e lavorative presenti.
			Una custodia in ottone placcato cromo trova applicazione su una vasta gamma di macchine di controllo, di processo e di costruzio...
			Una custodia in plastica trova applicazione nei settori simili a quelli dove viene utilizzata quella in ottone. La decisione viene presa dall'utilizzatore in relazione alla specifica applicazione e allo specifico inquinamento ambientale.
			Infine una custodia in teflon è molto utilizzata nelle industrie alimentari e chimiche. Essa si presenta come molto resistente agli acidi, alle sostanze caustiche e agli olii e grassi corrosivi.
			Le caratteristiche generali dei sensori di prossimità induttivi si possono riassumere come segue:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le caratteristiche di intervento dei sensori di prossimità induttivi con uscita a due livelli si possono riassumere in:
			Le caratteristiche di intervento dei sensori di prossimità induttivi con uscita analogica in tensione sono le seguenti:
			Le caratteristiche di intervento dei sensori di prossimità induttivi con uscita analogica in corrente si possono riassumere in:
			I sensori di prossimità induttivi svolgono essenzialmente funzioni di controllo di presenza, assenza e fine corsa. Si aggiungono...
			Ulteriori utilizzi si riscontrano nelle situazioni di rilevamento di pezzi di piccole dimensioni oppure di materiali verniciati di fresco.
			L'abituale impiego industriale comprende macchine di assemblaggio, macchine utensili, confezionatrici, impianti di movimentazione e di trasporto.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			L'abituale impiego industriale comprende macchine di assemblaggio, macchine utensili, confezionatrici, impianti di movimentazione e di trasporto.
				3.2 Sensori a effetto Hall
			I sensori di prossimità a effetto Hall sono dei rilevatori magnetici e funzionano sul fenomeno fisico che denomina lo stesso sen...
				Fig. XIII.3.8 Cella di Hall.
			La tensione di Hall UH varia a seconda dei valori della corrente I e del campo magnetico con la relazione
				(XIII.3.1)
			dove KH è la costante di Hall, b la densità del flusso magnetico, I la corrente che transita nel conduttore e z lo spessore del conduttore.
			Normalmente i contenitori di questo particolare tipo di sensore di prossimità sono a forcella e la cella di Hall, insieme all'elettronica di condizionamento, si trova su uno dei due rami della forcella, mentre nel secondo ramo viene inserito un magnete.
			Ora se tra i due rami della forcella transita un oggetto di natura ferromagnetica, il campo magnetico subisce una deformazione e...
			Questi trasduttori trovano applicazioni molto diversificate, per esempio sono utilizzati per rilevare la commutazione delle fasi...
			Le caratteristiche generali dei sensori di prossimità a effetto Hall si possono riassumere come segue:
			Le caratteristiche elettriche comunemente riscontrabili si possono riassumere in:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le caratteristiche elettriche comunemente riscontrabili si possono riassumere in:
				3.3 Sensori magnetici a contatto reed
			I sensori di prossimità magnetici a contatto reed fondano il loro funzionamento sulla presenza di contatti speciali, denominati reed, azionati da un campo magnetico esterno, generato da un magnete permanente.
			Un contatto reed, denominato anche ampolla reed (linguetta), è formato da due barrette flessibili di materiale ferromagnetico (p...
			Le barrette sono posizionate in modo che le parti terminali si contrappongano l'una all'altra, senza però toccarsi. Le barrette inoltre si prolungano oltre l'involucro e sono placcate con metallo altamente conduttivo, come rodio oppure oro.
				Fig. XIII.3.9 Nomenclatura delle principali parti di un contatto reed.
			I sensori magnetici a contatti reed entrano in funzione col manifestarsi di un campo magnetico, generato da un magnete permanent...
			La Figura XIII.3.10 schematizza un contatto reed utilizzato nei sensori magnetici con il relativo azionatore a magnete permanente.
				Fig. XIII.3.10 Polarizzazione delle lamelle del contatto reed.
			Le principali caratteristiche di un'ampolla reed si possono riassumere come segue.
			Bassa e stabile resistenza del contatto. Le ampolle reed hanno una resistenza di contatto nell'ordine dei milliohm. La resistenz...
			Sigillatura ermetica. La sigillatura ermetica dei contatti in atmosfera di gas inerte li protegge dalla polvere, dalla corrosione e dalla ossidazione.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Lunga vita. Non avendo parti in movimento o striscianti come altri tipi di contatto, le ampolle reed presentano una vita meccanica illimitata.
			Velocità di funzionamento. Le ampolle reed sono caratterizzate da una velocità di intervento molto più elevata di quella dei normali relè e questo le rende adeguate per applicazioni con elevate velocità di commutazione.
			Leggerezza e compattezza. Si possono inserire in spazi molto ridotti e quindi si prestano molto bene per applicazioni in apparecchiature miniaturizzate.
			I sensori di prossimità con contatti reed possono essere comandati da un magnete permanente o da un elettromagnete.
				Fig. XIII.3.11 Differenti modalità di comando per avvicinamento di un contatto reed, utilizzando un magnete permanente.
			Il metodo più comunemente impiegato è quello del magnete permanente, che può essere eseguito per avvicinamento oppure per rotazi...
			Il metodo invece rotatorio consiste nel ruotare il magnete sul proprio asse, tenendolo in prossimità del contatto reed (Fig. XII...
				Fig. XIII.3.12 Comando per rotazione di un contatto reed, utilizzando un magnete permanente.
			Oltre a questi due metodi, è possibile azionare il contatto di un sensore magnetico reed per polarizzazione oppure per schermatura.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Nel primo caso il metodo consiste nel mantenere fisso, accanto all'ampolla, un magnete, in modo che il contatto del sensore sia ...
			Nel secondo caso si fissa un magnete permanente vicino al sensore, in modo che quest'ultimo risulti costantemente chiuso, e succ...
				Fig. XIII.3.13 Comando per polarizzazione e per schermatura di un contatto reed, utilizzando un magnete permanente.
			La versione con l'elettromagnete infine prevede una bobina posta in prossimità del sensore magnetico: il contatto reed viene inf...
			In commercio è possibile trovare un sensore di prossimità magnetico con contatti reed di diverso formato (per esempio standard oppure miniatura), ma è anche possibile trovarlo con differenti funzioni d'uscita.
				Fig. XIII.3.14 Tipi diversi di comando di un contatto reed, utilizzando un elettromagnete.
			Quelle comunemente realizzate si possono riassumere in:
			Normalmente aperto. Il contatto risulta essere aperto quando il magnete di azionamento è a una distanza tale da non poterlo influenzare; il contatto si chiude quando il magnete si avvicina.
			Normalmente chiuso. Il contatto risulta già chiuso a causa di un elettromagnete interno a contatto con il bulbo di vetro del ree...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Scambio. All'interno del bulbo di vetro vengono realizzate, in fase di costruzione, le funzioni di contatto normalmente aperto e normalmente chiuso. L'avvicinamento o l'allontanamento dell'unità magnetica provoca la commutazione di queste due funzioni.
			Bistabile. Il contatto bistabile viene ottenuto inserendo un magnete all'interno del sensore, in modo che lo prepolarizzi ma sen...
			I sensori di prossimità magnetici a contatto reed si possono trovare in contenitore plastico con forma cilindrica, parallelepipe...
			Nella differenziazione appena svolta è possibile anche riscontrare sensori magnetici con uscita a triac, che vengono impiegati s...
			Infine il tipo a forcella utilizza una lamina ferromagnetica, che svolge la funzione di schermo, per effettuare il comando. Anch...
				3.4 Sensori capacitivi
			I rilevatori di prossimità capacitivi sono dei sensori di tipo passivo che fanno leva per il loro funzionamento sulla variazione della capacità parassita che si forma tra il sensore e l'oggetto da rilevare.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Condizionatamente alla distanza che esiste tra l'oggetto da rilevare e la faccia sensibile del sensore, entra in oscillazione un...
			Il sensore di prossimità capacitivo può essere impiegato per rilevare oggetti metallici oppure non metallici, come per esempio i...
			Le caratteristiche generali dei sensori di prossimità capacitivi si possono riassumere come segue:
			Le caratteristiche di intervento dei sensori di prossimità capacitivi si possono riassumere in:
				3.5 Sensori pneumatici
			Anche nel campo della pneumatica è possibile ritrovare dei sensori che, per la loro particolare struttura, possono essere utiliz...
			I diversi tipi di sensori pneumatici si possono dividere in due gruppi:
			La loro comune caratteristica è di utilizzare, se alimentati a bassa pressione, degli elementi di amplificazione, in quanto anch...
			Il primo tipo di sensori, denominato di prossimità o a riflessione, funziona sull'emissione di un getto d'aria che, in condizion...
			La Fig. XIII.3.15 rappresenta in modo semplificato la struttura e il principio di funzionamento di un sensore pneumatico a riflessione.
			Occorre precisare che in questo tipo di sensori sono importanti sia la pressione di alimentazione sia la distanza dell'oggetto; entrambi condizionano il valore del segnale in uscita.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Ha poca importanza la superficie degli oggetti da controllare, mentre è indispensabile, per un corretto rilevamento, che detti oggetti abbiano una superficie con un'area adeguata.
				Fig. XIII.3.15 Elementi principali e principio di funzionamento di un sensore pneumatico a riflessione.
			Il secondo tipo di sensori, denominati a interruzione di getto, possono essere nelle versioni:
			Vengono chiamati anche barriere pneumatiche, in analogia con i sensori optoelettronici.
			La versione a getto diretto è formata da un ugello emittente e da uno ricevente, ovviamente allineati. Nella situazione di ripos...
			La versione a getti contrapposti vede la presenza di una fuoriuscita d'aria sia nell'ugello emettitore sia in quello ricevente. ...
			La versione a getti combinati è normalmente composta da un sensore a forcella e da un ugello ausiliario, di disturbo. In condizi...
				3.6 Sensori a ultrasuoni
			I sensori di prossimità ultrasonici si basano sul fenomeno dell'emissione di impulsi sonori a elevata frequenza per saggiare la ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Nota la velocità di propagazione delle onde acustiche Vc e l’angolo q tra la direzione di propagazione e la perpendicolare alla superficie riflettente (angolo di incidenza), la relazione che lega la distanza al tempo di ritardo Tr è la seguente:
				(XIII.3.2)
			Ovviamente, se l’oggetto è sufficientemente distante dalla coppia emettitore/ricevitore l’angolo di incidenza è prossimo allo zero (cosq ª 1).
			L'elemento principale di trasduzione può essere:
			Nel caso piezoelettrico un cristallo di quarzo, posto in vibrazione, emette un treno di impulsi a elevata velocità. A seconda de...
			Se il sensore ad ultrasuoni è formato dagli elementi emettitore e ricevente posti in contenitori diversi e se nel campo di inter...
			Nel caso dell'utilizzo di un condensatore, una delle sue armature viene messa in vibrazione per effetto elettrostatico. Se tra l...
			Un aspetto rilevante che contraddistingue i sensori di prossimità ad ultrasuoni è la possibilità di selezionare un'area ben precisa come campo di intervento: essi risultano sensibili solo agli oggetti che transitano in essa.
				Fig. XIII.3.16 Alcuni esempi di utilizzo dei sensori di prossimità ad ultrasuoni.
			Il sensore di prossimità a ultrasuoni può essere impiegato per rilevare oggetti metallici oppure non metallici, come per esempio...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			In ambito industriale essi trovano impiego come rilevatori di presenza, conteggio dei pezzi e come rilevatori di profilo (Fig. XIII.3.16).
			In conclusione, le loro caratteristiche generali si possono riassumere in:
			Le loro caratteristiche di intervento invece si possono riassumere in:
				3.7 Sensori optoelettronici
			I sensori optoelettronici, o fotoelettrici, fondano il loro funzionamento sulle capacità fisiche degli elementi fotosensibili impiegati a cambiare le loro caratteristiche elettriche in relazione all'intensità luminosa della luce che li colpisce.
			La variazione dell'intensità luminosa della sorgente di luce che investe l'elemento ricevitore, condizionata dalla presenza o da...
				Fig. XIII.3.17 Rappresentazione schematica dei componenti principali di un sensore di prossimità optoelettronico.
			Normalmente, per poter operare fino alla soglia ambientale di 2000 lux e per ottenere elevate distanze di intervento con limitat...
			In commercio è possibile trovare sensori optoelettronici nelle sotto indicate versioni base.
			Il primo tipo viene definito con termini diversi, quali a diffusione, a riflessione diretta, a tastatore oppure di prossimità, a seconda dello specifico contesto oppure a seconda di come l'operatore vede il suo funzionamento.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Esso si caratterizza dal fatto che l'emettitore e il ricevitore sono fisicamente alloggiati nel medesimo contenitore, insieme al...
				Fig. XIII.3.18 Sensore optoelettronico a riflessione diretta.
			Questa versione di sensori optoelettronici è adatta per rilevamenti di piccola portata ed è particolarmente impiegata per il ril...
			Un secondo tipo viene denominato a retroriflessione o più semplicemente a riflessione. Esso funziona sull'interruzione del fasci...
				Fig. XIII.3.19 Sensore optoelettronico a riflessione.
			È la soluzione più idonea per effettuare il rilevamento da un solo lato; permette una facile e rapida messa in opera, consentend...
			Il terzo tipo di sensori optoelettronici si chiama a sbarramento e funziona sullo stesso principio dell'interruzione del fascio ...
			Risulta efficacemente impiegato per rilevare oggetti opachi e riflettenti, in ambienti nei quali sono presenti polveri oppure go...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Risulta efficacemente impiegato per rilevare oggetti opachi e riflettenti, in ambienti nei quali sono presenti polveri oppure go...
				Fig. XIII.3.20 Sensore optoelettronico a sbarramento.
			Inoltre è importante sapere che in applicazioni con commutazione in chiaro (raggio libero) il sensore commuta quando il raggio e...
			La distanza di attuazione è uno dei parametri più importanti per una corretta scelta di un sensore optoelettronico. Più elevata ...
			La frequenza di commutazione è il numero massimo di interventi che un sensore può realizzare in un secondo, in relazione al temp...
			Le caratteristiche generali di questo tipo di sensori di prossimità si possono riassumere in:
			Le loro caratteristiche di funzionamento si possono elencare nei seguenti punti:
			In riferimento al tipo di segnali disponibili in uscita è possibile scegliere tra uno schema a due fili, a tre fili, su relè invertitore e su relè invertitore temporizzato.
			Nel tipo a due fili il sensore si comporta come un interruttore di fine corsa elettromeccanico. Questi sensori vengono inseriti ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il tipo a tre fili utilizza due fili per la propria alimentazione e un filo per emettere i segnali. Anche questo tipo di sensori sono disponibili con contatti normalmente chiusi e normalmente aperti.
			Il modello con segnali su relè invertitore non è altro che un sensore optoelettronico con uscita a scambio. Ha a disposizione cinque fili, due dei quali per l'alimentazione e tre per l'uscita dei segnali.
			L'ultima versione, con uscita su relè invertitore temporizzato, è uguale alla versione precedente, ma con il contatto di scambio temporizzato e programmabile in funzione dei fronti di salita o di discesa della luce.
				4 Sensori per il controllo di vibrazioni
			Il trasduttore che per eccellenza rappresenta gli apparecchi per il controllo della vibrazione prende il nome di accelerometro.
			Esso è un sistema elettromeccanico che trasforma energia meccanica in energia elettrica. L'accelerometro ideale dovrebbe conform...
			Infatti la parte critica nella misura delle vibrazioni deriva probabilmente dal sensore stesso; in effetti la trasformazione di ...
			I parametri elettrici che giocano un ruolo importante in questo tipo di sensori sono la quantità delle cariche elettriche, la sensibilità dell'elemento di deformazione e l'entità delle vibrazioni.
			I sensori utilizzati per il controllo delle vibrazioni impiegano normalmente trasduttori piezoelettrici oppure capacitivi.
				4.1 Accelerometri
			Un trasduttore piezoelettrico funziona su fenomeni strettamente legati alla struttura molecolare di alcuni cristalli, come per esempio il quarzo (Fig. XIII.4.1).
				Fig. XIII.4.1 Effetto piezoelettrico in un cristallo di quarzo.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Al manifestarsi di una pressione o, come in questo contesto, di una vibrazione, la struttura molecolare si deforma e genera dell...
			Un accelerometro ideale di questo tipo non è facile costruirlo, ma le moderne tecnologie si sono notevolmente perfezionate.
			Un accelerometro piezoelettrico utilizza un cristallo di quarzo polarizzato, che risulta essere il materiale piezoelettrico più ...
			La prima configurazione prende il nome di configurazione a compressione (Fig. XIII.4.2) ed è particolarmente sensibile alle defo...
				Fig. XIII.4.2 Sezione di un accelerometro con configurazione a compressione.
			La seconda configurazione viene definita a taglio (Fig. XIII.4.3) e risulta meno sensibile della precedente alle deformazioni della base, ai movimenti trasversali e ai transienti termici.
				Fig. XIII.4.3 Sezione di un accelerometro con configurazione a taglio.
			Il trasduttore accelerometrico capacitivo produce un segnale di uscita a elevato livello in corrente continua proporzionale all'...
			Il sensore del tipo a capacità variabile è composto da un disco metallico molto fine, montato tra due elettrodi fissi e isolati (Fig. XIII.4.4).
			La posizione del disco sismico, in rapporto ai due elettrodi, è proporzionale al vettore dell'accelerazione perpendicolare agli ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La posizione del disco sismico, in rapporto ai due elettrodi, è proporzionale al vettore dell'accelerazione perpendicolare agli ...
				Fig. XIII.4.4 Parti principali di un accelerometro capacitivo.
			I tipici valori che caratterizzano un sensore di questo tipo si possono riassumere in:
				5 Sensori per il controllo di peso e di deformazione
			I sensori per il controllo del peso e della deformazione, ma più generalmente per il controllo della forza, si fondano sul princ...
			Le celle di carico adottano tecniche di misura molto diverse che vanno dai metodi estensimetrici (in versione metallica o a semiconduttore) a quelli capacitivi, ottici o magnetici.
			Le applicazioni che maggiormente adottano i sensori per il controllo della forza, riguardano i sistemi di allarme, gli azionamen...
				5.1 Sensori estensimetrici
			Si definiscono trasduttori estensimetrici quei sensori che hanno la caratteristica di trasformare una deformazione meccanica (o sollecitazione meccanica) in una variazione di resistenza.
			In commercio se ne trovano di diverso tipo:
			Un estensimetro a semiconduttore, chiamato piezoresistivo, si basa sulla variazione di resistività di un elemento di silicio con drogaggio p oppure n.
			Un estensimetro a resistenza invece si fonda sulla variazione della resistenza di una griglia metallica incollata su un supporto.
			Normalmente questi trasduttori formano uno o più lati di un ponte di Wheastone (Fig. XIII.5.1) e la variazione della loro resist...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Normalmente questi trasduttori formano uno o più lati di un ponte di Wheastone (Fig. XIII.5.1) e la variazione della loro resist...
				Fig. XIII.5.1 Alcune soluzioni con ponti di Wheastone con estensimetri.
			Essi, pur funzionando su un principio fisico di estrema semplicità, sono diventati con l'attuale sviluppo tecnologico strumenti di rilevazione molto sofisticati.
			Le prime fondamentali caratteristiche che li contraddistinguono sono sintetizzabili in:
				Fig. XIII.5.2 Estensimetri metallici.
			La scoperta del principio che la resistenza di un conduttore elettrico varia sotto deformazione risale al 1856 e fu dovuta agli ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le prestazioni tecniche che rendono gli attuali estensimetri degli strumenti di misura insostituibili si possono riassumere nei punti sottoelencati.
			Costruttivamente un estensimetro a trama pellicolare è formato da una griglia e da un supporto (Fig. XIII.5.3).
				Fig. XIII.5.3 Struttura di un estensimetro a trama pellicolare.
			La griglia è costituita da una lega di metalli avente una resistenza appropriata; essa inoltre ha una forma laminata con uno spe...
			In concomitanza allo studio e allo sviluppo industriale e di ricerca nel controllo delle proprietà meccaniche e metallurgiche de...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			I materiali utilizzati per il supporto sono principalmente epossidici, polymidi ed epossi-fenolici, con rinforzo di fibra di vet...
			Quando si utilizzano gli estensimetri è bene ricordare che è facile incorrere in errori, che possono rendere inattendibili le mi...
			Le applicazioni degli estensimetri sono talmente numerose che è possibile affermare che solo l'immaginazione può limitarne il lo...
			Le applicazioni nel settore dei trasduttori invece coprono l'intero campo delle misure di forza e della pesatura, includendo sis...
				5.2 Celle di carico
			Le celle di carico rappresentano la parte principale di un sistema di pesatura elettronica. Esse possono utilizzare estensimetri, LVDT oppure celle piezoelettriche.
			La struttura di una cella di carico impiegante un sistema LVDT è riportata nella Figura XIII.5.4.
				Fig. XIII.5.4 Cella di carico utilizzante un LVDT.
			In essa la forza F applicata alla piattaforma comprime la molla e sposta l’equipaggio mobile del LVDT, che fornisce un’uscita pr...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			In essa la forza F applicata alla piattaforma comprime la molla e sposta l’equipaggio mobile del LVDT, che fornisce un’uscita pr...
				(XIII.5.1)
			Le celle di carico che impiegano estensimetri sono costituite da una provetta di materiale elastico (acciaio o alluminio), il qu...
			Nella Fig. XIII.5.5 vengono raffigurati quattro estensimetri con collegamento a ponte di Wheastone e i rispettivi terminali di c...
				Fig. XIII.5.5 Cella di carico con quattro estensimetri a ponte di Wheastone e rispettivi terminali.
			Le celle di carico vengono costruite per funzionare in flessione, trazione, compressione e taglio a seconda del tipo di forza ap...
				Fig. XIII.5.6 Metodi di deformazione comunemente controllati dalle celle di carico.
			A seconda dello specifico funzionamento delle celle di carico è possibile distinguere diversi tipi di applicazioni a esse associati.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le celle di carico cilindriche a compressione vengono utilizzate per impieghi generali e trovano applicazione nella pesatura dei...
			Le celle di carico a flessione si prestano in modo molto soddisfacente per il confezionamento alimentare, per dosaggi industrial...
			Le celle bidirezionali per carichi fuori centro trovano applicazione nelle bilance da banco, contapezzi, macchine confezionatric...
			Le celle di carico a taglio trovano applicazione comunemente per la pesatura dei serbatoi, silos, tramogge, per la pesatura su pulegge, carichi su funi, argani, nastri su rulli, pese a ponte, piattaforme, reattori agitati e/o scaldati.
			Per quel che riguarda la realizzazione delle pese a ponte, la struttura, che può essere in acciaio, cemento precompresso o mista, grava interamente su 4-6-8 celle di carico, a seconda delle dimensioni e della portata.
			La pesa a ponte elettronica non necessita di manutenzione e permette di portare il segnale a qualsiasi distanza. Le celle di car...
			Le celle di carico a trazione trovano impiego nella pesatura di serbatoi, tramogge, silos appoggiati e/o sospesi, pesatura su na...
			Nell'utilizzo delle celle di carico è opportuno considerare alcuni fattori molto importanti per sfruttarne l'affidabilità. Innanzi tutto è necessario, nella progettazione, considerare:
			Nelle condizioni ambientali una particolare rilevanza è occupata dalle forze causate dal vento. Se per esempio l'installazione è...
			Anche la temperatura riveste un ruolo molto importante. Essa influenza negativamente le misure elettriche basate su resistenze, anche se di norma le celle di carico sono compensate per variazioni di temperatura comprese tra -10 ˚C e 60 ˚C.
			A titolo di esempio si riporta che le temperature molto elevate provocano errori sulla misura; per questo motivo è opportuno evitare di esporre direttamente le celle di carico a radiazioni di forni, sole, riverbero o vapore.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			A titolo di esempio si riporta che le temperature molto elevate provocano errori sulla misura; per questo motivo è opportuno evitare di esporre direttamente le celle di carico a radiazioni di forni, sole, riverbero o vapore.
				6 Sensori per il controllo di velocità
			I sensori per il controllo della velocità hanno il principale compito di generare dei segnali proporzionali alla velocità del mo...
			I sensori che controllano la velocità possono essere di tre tipi diversi:
			Mentre la dinamo tachimetrica si presenta come una vera e propria macchina rotante, un encoder ottico incrementale fonda la sua ...
				6.1 Dinamo tachimetrica
			Le dinamo tachimetriche si possono definire sensori analogici per misurare, regolare e controllare la velocità, nelle applicazio...
			Costruttivamente una dinamo tachimetrica è costituita da uno statore che contiene degli induttori a magnete permanente e un roto...
			La Figura XIII.6.1 mostra il principio di funzionamento di una dinamo tachimetrica. Il circuito elettrico è immerso in un campo ...
				(XIII.6.1)
			Sempre per ottenere un sicuro funzionamento, nella fase di costruzione le dinamo devono venire tarate su entrambi i sensi di rotazione e i rotori devono essere bilanciati dinamicamente per ridurre al minimo le variazioni di segnale dovute alla rotazione.
			Commercialmente si possono trovare dinamo tachimetriche standard (cioè con flangia di accoppiamento tradizionale), aventi cuscin...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Commercialmente si possono trovare dinamo tachimetriche standard (cioè con flangia di accoppiamento tradizionale), aventi cuscin...
				Fig. XIII.6.1 Schema di funzionamento di una dinamo tachimetrica.
			Altre caratteristiche che condizionano la scelta di una dinamo tachimetrica sono:
			Infine è da sottolineare che per ottenere ottime prestazioni è importante effettuare il montaggio, l'allineamento e l'accoppiamento con molta cura.
			Un allineamento o un accoppiamento difettosi possono determinare una ondulazione a bassa frequenza, sul segnale di uscita dell'apparecchio, che risulta difficile da filtrare.
			Lo sforzo trasmesso all'albero inoltre deve essere ridotto al minimo, in quanto le vibrazioni possono condurre a una usura prematura delle spazzole e del collettore.
			È da considerare poi che la presenza prossima di un campo magnetico può causare un abbassamento della tensione erogata dalla dinamo.
			Normalmente la manutenzione ordinaria di una dinamo tachimetrica è limitata al controllo dell'usura delle spazzole e del collettore e alla sostituzione eventuale delle stesse spazzole.
				6.2 Ruota dentata con sensore di prossimità
			I dispositivi con ruota dentata e con sensore di prossimità permettono di rilevare e analizzare la velocità (Fig. XIII.6.2).
				Fig. XIII.6.2 Rilevatore di prossimità con ruota dentata e con sensore di prossimità.
			In dettaglio essi consentono di controllare le velocità di rotazione superiori o inferiori a quella prestabilita (rallentamento ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Se per esempio viene utilizzato un sensore magnetico a effetto Hall, il controllo della velocità viene realizzato dalla gestione degli impulsi, generati in concomitanza alla variazione del campo magnetico effettuata dai denti della ruota.
			Da un lato in una cella di Hall, inserita in un campo magnetico a essa perpendicolare, si fa passare una corrente elettrica e si genera una differenza di potenziale tra i bordi opposti della stessa piastra.
			Dall'altro, i denti della ruota, passando nelle vicinanze della cella di Hall, modificano il campo magnetico e determinano variazioni del valore della tensione generata.
			Lo specifico sensore di prossimità sarà scelto in base all'ingombro e alla distanza di funzionamento. Il sistema, analogamente a...
			Il funzionamento del dispositivo di rivelazione della velocità invece può essere sintetizzato nel seguente modo:
			Oltre che per il controllo sulla velocità, è opportuno ricordare che le ruote dentate con sensore di prossimità sono particolarmente adatte per:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Oltre che per il controllo sulla velocità, è opportuno ricordare che le ruote dentate con sensore di prossimità sono particolarmente adatte per:
				7 Sensori per il controllo di livello
			Una variabile fisica che necessita di un continuo controllo in molte applicazioni industriali è il livello. In altre parole, la ...
			I trasduttori impiegati in questo genere di controlli devono essere in grado di trasformare i valori delle misure eseguite in opportuni segnali, in modo che con la loro elaborazione possano comandare o meno gli azionatori presenti.
			A seconda della natura del prodotto da controllare, delle dimensioni del contenitore e di quale materiale è composto il contenit...
			Nei successivi sottoparagrafi vengono presi in considerazione alcuni trasduttori tra quelli maggiormente impiegati; di ciascuno ...
				7.1 Trasduttori a ultrasuoni
			Gli ultrasuoni sono onde sonore caratterizzate da una frequenza molto elevata (più di 20 000 cicli al secondo). Essi conservano ...
				Fig. XIII.7.1 Rilevamento del livello di un liquido tramite un sensore ultrasonico.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			I trasduttori di livello ultrasonici, collegati alle loro unità di controllo, permettono il rilevamento di quasi tutti i materia...
			I trasduttori di livello ultrasonici presentano inoltre un’elevata resistenza e un'ottima insensibilità ai disturbi esterni, com...
			I parametri tecnici, generalmente riscontrabili nei dati riportati dai costruttori di questo tipo di trasduttori, si possono individuare e riassumere in:
				Fig. XIII.7.2 Distanza di rilevamento: limite minimo e massimo del campo.
			Un trasduttore di livello ultrasonico può generalmente essere preimpostato per una visualizzazione del livello in metri oppure i...
			È buona abitudine conoscere le principali regole per una adeguata installazione del trasduttore, così da avere la massima certezza del suo buon funzionamento.
			Innanzi tutto occorre considerare che è possibile installare il sensore sopra una staffa di montaggio. La differenza sta nel fat...
			Inoltre, quando il sensore viene installato all'interno e nella parte alta di un contenitore, il diametro interno di quest'ultim...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Poi, tra il condotto di immissione del serbatoio e l'area di rilevamento del sensore, ci deve essere una distanza sufficiente a garantire l'assenza di rilevamenti anomali e interventi inadeguati del sensore.
			Anche la temperatura di impiego, cioè quella a cui il sensore è sottoposto, ha la sua importanza. Con valori inferiori a 50 ˚C i...
			Infine un trasduttore a onde ultrasoniche non può essere impiegato per il rilevamento del livello in serbatoi pressurizzati.
				7.2 Trasduttori a microonde
			Il trasduttore a microonde è un apparecchio di misura del livello di liquidi, materiali pastosi e fanghi, racchiuso in serbatoi di immagazzinamento o di processo produttivo, che non necessita di contatto con il materiale presente nel recipiente.
			Esso è progettato per effettuare la misura in modo continuativo e in condizioni anche particolarmente difficili.
			Il trasduttore di livello a microonde è un apparecchio che fonda il proprio funzionamento sull'emissione di onde elettromagnetic...
			Nel caso in cui l'emettitore e il ricevitore siano divisi la loro operatività si traduce nel formare una barriera invisibile (Fig. XIII.7.3).
				Fig. XIII.7.3 Rilevamento del livello del materiale contenuto in un silo tramite un sensore a microonde.
			L'emettitore genera impulsi a microonda a una frequenza di 1 kHz circa, che vengono rilevati con la stessa frequenza dal ricevitore.
			Nel caso in cui del materiale da rilevare si interponga tra i due trasduttori, la frequenza ricevuta risulta minore di quella em...
			Nel caso in cui invece l'emettitore e il ricevitore si trovino nella medesima custodia è possibile ottenere un funzionamento del...
			Un segnale lineare a onde in modulazione di frequenza con un'ampiezza costante viene cioè emesso da un’antenna e viene riflesso ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Un segnale lineare a onde in modulazione di frequenza con un'ampiezza costante viene cioè emesso da un’antenna e viene riflesso ...
				Fig. XIII.7.4 Rilevamento di un liquido con un trasduttore a modulazione di frequenza.
			Alcune delle numerose caratteristiche tecniche, che contraddistinguono questo tipo di trasduttori di livello, si possono così identificare:
			È opportuno che l'emettitore, e quindi l'area coperta dall'emissione delle microonde, fuoriesca dall'imbocco in cui viene fissat...
				7.3 Trasduttori a lamelle vibranti
			Il trasduttore a lamelle vibranti è formato da una sonda contenente delle lamelle che vengono messe in vibrazione. A differenza dei due trasduttori precedenti, questo è a stretto contatto con il materiale da controllare.
			Questo tipo di trasduttore di livello si basa sulla presenza di una sonda di risonanza, costituita da tre diaframmi accoppiati a...
			Seguendo la Figura XIII.7.5, che rappresenta il trasduttore con un diagramma a blocchi, si ravvisa che il circuito di risonanza viene generato magneticamente da un oscillatore (blocchi 1, 3, 4, 6).
			Il segnale di feedback viene dato da un’unità piezoelettrica (6). Quando la sonda viene in contatto con il liquido, la massa eff...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il segnale di feedback viene dato da un’unità piezoelettrica (6). Quando la sonda viene in contatto con il liquido, la massa eff...
				Fig. XIII.7.5 Rappresentazione con diagramma a blocchi delle parti di un trasduttore di livello a lamelle vibranti.
			Quando il trasduttore di livello a lamelle vibranti è inserito nell’acqua in posizione orizzontale, il punto di interruzione è collocato sull’asse del trasduttore (Fig. XIII.7.6).
			Invece, quando il trasduttore è inserito nell’acqua in posizione inclinata o verticale, l’unità scambia il punto X (Fig. XIII.7.7).
				Fig. XIII.7.6 Punto di interruzione di un trasduttore di livello a lamelle vi- branti posizionato orizzontalmente.
				Fig. XIII.7.7 Punto di interruzione di un trasduttore a lamelle vibranti posto inclinato oppure in orizzontale.
			I vantaggi che derivano da un trasduttore a lamelle vibranti si possono così indicare:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Infine si rileva che questo sistema è particolarmente indicato per le applicazioni nell'industria alimentare.
				7.4 Trasduttori capacitivi
			Le sonde di livello che funzionano sul principio capacitivo vengono impiegate in tutti quei luoghi nei quali è necessario contro...
				Fig. XIII.7.8 Posizionamento dei trasduttori capacitivi all’interno di un contenitore.
			Per poter controllare il livello di materiali così diversi ci si basa sulla variazione di capacità, utilizzando un sensore come ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La stabilità e la precisione del sistema sarà dipendente da alcuni parametri che dovranno rimanere il più costanti possibile. Fattori infatti come umidità, temperatura ecc. determinano errori sulla misura finale.
			In linea di massima ogni sistema per la misura del livello che si basa sul principio capacitivo è composto da:
			La sonda è composta solitamente di tre parti:
			Nelle sonde a soglia di tipo ON/OFF per il controllo del livello l'elettrodo nella sua configurazione standard è in un'asta in AISI 316 (un tipo di acciaio elaborato) di diametro 15 mm con una lunghezza totale, compreso l'attacco, di 250 mm.
			Le caratteristiche tecniche della sonda che si possono trovare su un comune catalogo tecnico sono:
			Per poter scegliere la sonda adatta al proprio tipo di applicazione, occorre considerare i sottoelencati parametri fondamentali.
			Innanzi tutto è di importanza fondamentale il tipo di prodotto da rilevare. Infatti quest'ultimo si può differenziare a seconda ...
			Poi è da tenere in considerazione la dimensione del contenitore; questo aspetto serve per scegliere la lunghezza dell'elettrodo ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Bisogna poi considerare la natura del contenitore. Se il silo fosse in fibra di vetro oppure in muratura, e quindi di natura iso...
			Infine è da tenere in considerazione anche lo spessore del contenitore. Se per esempio questo fosse più spesso di 50 mm risulta opportuno allungare la parte non sensibile dell'elettrodo.
			La struttura meccanica di una sonda per il controllo continuo non differisce da quella per il controllo di tipo ON/OFF, se non n...
				7.5 Trasduttori a conduttività
			I trasduttori di livello a conduttività non hanno la necessità di possedere un galleggiante. Essi sono trasduttori per il contro...
				Fig. XIII.7.9 Schema di collegamento di un trasduttore di livello a conducibilità a tre sonde, per il comando di una pompa di riempimento di un serbatoio.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La Fig. XIII.7.9 illustra lo schema di collegamento di un trasduttore, o più genericamente regolatore, di livello con un contatt...
			In linea di massima nel controllo del livello di pozzi o serbatoi è possibile incontrare trasduttori a due oppure a tre sonde. Q...
			Quando viene alimentato il relè, contenuto nel sistema di questo trasduttore, si eccita e il sistema di pompaggio si avvia automaticamente.
			Quando la sonda di minimo livello viene scoperta, e cioè si verifica una interruzione del collegamento elettrico tra la sonda di minimo e la sonda comune, il relè si diseccita.
			Normalmente il ripristino si effettua manualmente per mezzo di un pulsante esterno (Fig. XIII.7.10).
				Fig. XIII.7.10 Schema di collegamento di un trasduttore a conduttività a due sonde, per il controllo del livello in un pozzo contro la marcia a secco. La ripartenza della pompa è manuale ed effettuata mediante un pulsante di ripristino.
			Le sonde, a seconda della specifica applicazione, si differenziano nel materiale utilizzato per la loro costruzione, così a tito...
			Per contro una sonda unipolare, impiegata nel controllo del livello su caldaie, serbatoi in pressione, autoclavi e in genere dov...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			I trasduttori di livello a conduttività vengono proficuamente applicati sia nell'industria sia nei servizi; essi vengono utilizz...
				7.6 Trasduttori a tasteggio elettromeccanico
			I sistemi che impiegano i trasduttori di livello a tasteggio elettromeccanico hanno conosciuto una enorme diffusione nella misur...
			Un trasduttore a tasteggio elettromeccanico si compone di tre parti fondamentali:
			Nel corpo principale è situata tutta la parte elettronica, elettrica e meccanica che, nell'interpretazione dei segnali, genera i comandi di salita o di discesa del peso, trasducendoli inoltre in valori di livello.
			Il filo, che parte dal corpo principale e si collega al peso, ha una lunghezza che varia a seconda dell'altezza del contenitore ...
			Il tastatore possiede caratteristiche molto diverse, a seconda che sia a contatto con del liquido o con del materiale solido. Ne...
			Un primo tipo di trasduttore di livello a tasteggio elettromeccanico incorpora uno o più sensori magnetici con contatti reed. Co...
			Il galleggiante generalmente scorre lungo un'asta e capovolgendola si ottiene l'inversione della funzione di uscita.
			Un altro interessante trasduttore che misura il livello di un liquido per via indiretta, cioè tramite la forza della sua massa, è il tipo a dislocatore. Esso combina il principio di Archimede con i moderni sensori e con la tecnologia dei microprocessori.
			In accordo con il principio di Archimede, un corpo (dislocatore) immerso in un liquido viene sottoposto a una forza (idrostatica...
			Quindi, se il peso del corpo Fg è inferiore della forza di galleggiamento, il corpo fluttua sulla superficie del liquido galleggiando. Se invece esso è superiore, il dislocatore affonda verso il fondo del serbatoio.
			Prendendo spunto dalla figura si può spiegare il funzionamento dicendo che strutturalmente il dislocatore, in questo caso una sf...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il convertitore di segnale, presente nel corpo principale, è capace di posizionare nel serbatoio il dislocatore ad altezze diverse, utilizzando per questo un motore passo passo.
				Fig. XIII.7.11 Parti principali di un trasduttore a tastatore elettromeccanico per la misura del livello di un liquido.
			Il filo, mediante le guide A e B, viene fatto vibrare ritmicamente con intervalli di controllo da una bobina di eccitazione attraverso un braccio a leva.
			La risultante frequenza di oscillazione del filo f, tra i punti A e B, dipende dalla forza di tensione F esercitata sul filo di misura e data dalla differenza tra la forza del peso e quella idrostatica.
			La frequenza f infine viene raccolta da un sensore magnetico attraverso il braccio a leva e viene trasmessa al convertitore di segnale.
			Con il dislocatore inserito in un contenitore per la misura del livello del liquido contenuto, la forza di tensione sul filo mis...
			La Figura XIII.7.12 illustra valori diversi di forza di tensione sul filo di misura, espressi in newton, e valori di peso apparente, espressi in grammi, del dislocatore.
			Le relazioni tra forza di tensione e il peso apparente del dislocatore vengono rilevate in assenza di liquido, con immersione in...
			In base alle diverse situazioni, e ovviamente sottolineando le varie potenzialità di misura di un sistema di questo tipo, si può rilevare che:
			Le caratteristiche salienti di un sistema di trasduzione di livello con dislocatore si possono individuare essenzialmente in:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Le caratteristiche salienti di un sistema di trasduzione di livello con dislocatore si possono individuare essenzialmente in:
				Fig. XIII.7.12 Rapporto tra forza di tensione e peso apparente di un dislocatore a sfera, in un trasduttore di livello a tastatore elettromeccanico.
			I trasduttori di questo tipo vengono applicati principalmente nelle industrie petrolchimiche, nella produzione di olii minerali, nel controllo di quantità di acqua, negli impianti di trattamento, in campo navale e nel settore energetico.
				8 Sensori per il controllo di portata
			Per capire alcuni concetti e misure riportate in questo contesto si crede sia opportuno introdurre brevemente le regole che si riscontrano quando si opera con fluidi in movimento in una tubazione.
			Per prima cosa è importante sapere che la velocità di flusso di un fluido all'interno di una tubazione si presenta con profili di tipo parabolico (Fig. XIII.8.1) con valori 0 nelle vicinanze della parete e con valori massimi al centro del tubo.
				Fig. XIII.8.1 Movimento dei fluidi all’interno delle tubazioni.
			Due sono le forze che si contrastano e che danno luogo a questo fenomeno di conformazione parabolica:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Se queste due forze si mettono in rapporto si ottengono dei valori, chiamati Numeri di Reynolds, che vengono solitamente utilizz...
				(XIII.8.1)
			sapendo che la viscosità cinematica è data dal rapporto tra il coefficiente di viscosità assoluta m e la densità d.
				(XIII.8.2)
			Più i numeri hanno valori alti e più il profilo della velocità si presenta piatto, mentre per valori bassi il profilo si present...
				Fig. XIII.8.2 Movimento dei fluidi all’interno delle tubazioni.
			I trasduttori per la misura della portata si possono suddividere in due principali categorie:
			I trasduttori di portata volumetrici si suddividono in:
			I trasduttori di portata di massa a loro volta invece si suddividono in:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			I trasduttori di portata di massa a loro volta invece si suddividono in:
				8.1 Trasduttore magneto-induttivo
			Questo tipo di trasduttori rientra in quelli che eseguono la misura della portata in modo indiretto, derivandola da formule che ...
				Fig. XIII.8.3 Principio di funzionamento di un trasduttore di portata magneto-induttivo.
			La tensione U, che viene indotta in questo mezzo, risulta direttamente proporzionale al valore della velocità media del flusso v...
				(XIII.8.3)
			nella quale la tensione, risultante nella misura, è data dal prodotto della costante dello strumento per la forza del campo magnetico per la velocità media del flusso e per la distanza tra gli elettrodi.
			Sapendo che il volume del flusso può essere calcolato con la formula
				(XIII.8.4)
			e sapendo, mediante la formula inversa, che la velocità media del flusso è
				(XIII.8.5)
			è possibile trovare che il volume del flusso, a condotta piena, è dato da
				(XIII.8.6)
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		BIBLIOGRAFIA 81
			In questi sistemi di misura i valori dei segnali della tensione indotta vengono normalmente raccolti da due elettrodi di misura,...
			Dopo essere stati raccolti un convertitore di segnali li amplifica e li trasforma sia in segnali standardizzati (per esempio a c...
			Risulta inoltre che in questi sistemi non sussistono pericoli di corto circuiti per la superficie del tubo, in quanto il tubo di misura è fatto di un materiale elettricamente isolato oppure viene rivestito in parte da materiale isolante.
			I flussometri di tipo magneto-induttivo sono di solito formati da una parte principale (chiamata trasmettitore di portata), che ...
			Inoltre sono disponibili due diversi sistemi per la misura del flusso magneto-induttivo: sistemi con campo pulsante in corrente continua e sistemi con campo pulsante in corrente alternata.
			Nei sistemi in corrente continua l'avvolgimento primario, che genera il campo magnetico, viene alimentato direttamente dal conve...
			Nei sistemi in corrente alternata invece l'avvolgimento primario viene alimentato dalla tensione principale (di linea) e i segnali di misura sono di tipo sinusoidale.
				8.2 Trasduttori volumetrici a vortice
			Questo tipo di trasduttore volumetrico lineare a quantità di moto basa la propria capacità di misurare la portata di gas, liquid...
			Questi trasduttori di portata sono caratterizzati da un'ottima precisione, circa 1-1,5% della portata a seconda del mezzo, anche...
			Questi trasduttori infine possono essere installati con una qualsiasi inclinazione e, quando operano con liquidi, la sezione di flusso deve essere sempre piena.
				8.3 Trasduttori di portata ad area variabile
			La misura della portata secondo il principio dell'area variabile è particolarmente applicata a liquidi e a gas. Gli apparecchi s...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La costruzione generalmente prevede un telaio realizzato in ferro dolce mentre il tubo di misura è collegato per mezzo di raccor...
			I tubi di misura possono avere scale diverse, permettendo altrettanti campi di portata e, se sono fatti di vetro, sono costituiti di vetro borosilicato con trattamento di ricottura.
			I sistemi che adottano questo tipo di trasduttori di portata presentano le seguenti principali caratteristiche:
			I misuratori di portata ad area variabile sono particolarmente adatti per le applicazioni nell'industria chimica, petrolchimica, farmaceutica, nell'ingegneria meccanica, negli impianti di trattamento delle acque e nell'industria alimentare.
				8.4 Trasduttori a ultrasuoni
			I trasduttori a ultrasuoni funzionano sul principio di misura basato sul tempo di transito ultrasonico (già analizzato per i tra...
			Il sensore è fatto di acciaio al carbonio, rivestito con vernice bituminosa e adatta per impiego anche su acqua potabile, oppure di acciaio inox non verniciato o di PVC.
			Presenta inoltre un'uscita analogica 0/4 ¸ 20 mA, isolata galvanicamente, oppure un'uscita totalizzante a collettore aperto di 24 V in corrente continua e con un massimo di 250 mA.
			Per assicurare un preciso funzionamento del misuratore questo deve essere installato in un tratto rettilineo di tubazione con una lunghezza minima pari a 10 diametri a monte e 2 a valle.
			I principali vantaggi di questa famiglia di trasduttori di portata possono essere così riassunti:
			I misuratori di portata ultrasonici si possono utilizzare in modo universale per la misura di portata di liquidi e gas, senza co...
				8.5 Strozzamenti a pressione differenziale
			I trasduttori, che derivano la misura della portata di una tubazione dal principio della pressione differenziale, si presentano ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Funzionante in base al teorema di Bernoulli, un trasduttore a pressione differenziale (Fig. XIII.8.4) produce una differenza di ...
				Fig. XIII.8.4 Principio di funzionamento di un trasduttore di portata con dispositivi di strozzamento.
			La parte del segnale prodotta dall'alta pressione è causata dall'impatto del profilo di velocità sul sensore. In questa situazio...
				Fig. XIII.8.5 Profilo di alta e bassa pressione di impatto in trasduttori di pressione con dispositivi a strozzamento.
			Il profilo della pressione di impatto prosegue poi intorno al sensore, generando un secondo profilo, definito di bassa pressione...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Il sensore di un classico dispositivo a strozzamenti è costituito da un tubo multiplo, diviso internamente in due parti (camere)...
				Fig. XIII.8.6 Trasduttore di portata a strozzamenti.
			Mentre la forma a diamante permette di avere un punto fisso di separazione del fluido del sensore, quella a sezione circolare di...
				8.6 Trasduttori a massa reale mediante l'effetto Coriolis
			Sempre con maggiore frequenza le industrie chiedono strumenti atti a misurare la portata utilizzando la massa dei prodotti anzic...
			Inoltre è da tener presente che la precisione dei sistemi convenzionali volumetrici è legata a tutti quei fenomeni che possono modificare la velocità a monte, a valle o il profilo stesso della velocità nella tubazione.
			I trasduttori basati sulla misura della massa reale, denominati ad effetto Coriolis, evitano tutto questo in quanto eseguono una...
			Inoltre, poiché il sensore è sensibile alla sola massa in movimento, la sua precisione non è influenzata da eventuali depositi o incrostazioni all'interno dei tubi.
			La spiegazione del principio base prende in considerazione la seconda legge di Newton
				(XIII.8.7)
			che descrive la relazione fra la forza totale prodotta da un corpo, avente una certa massa e una certa accelerazione.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Prendendo spunto da questa legge, si afferma che, se la struttura nella quale si muove l'oggetto è caratterizzata da una velocità angolare, l'oggetto manifesta la forza di Coriolis
				(XIII.8.8)
			ottenuta sostituendo all'accelerazione nella seconda legge di Newton, l'accelerazione di Coriolis pari a
				(XIII.8.9)
			L'accelerazione di Coriolis, o accelerazione complementare, è data dal doppio del prodotto tra la velocità angolare e la velocità del corpo.
			La dimostrazione più evidente dell'esistenza della forza di Coriolis la si può verificare sulla terra, che costituisce un sistem...
			Se ora si ipotizza di lasciare cadere il corpo all'interno di un tubo, rigidamente fissato in verticale e con un diametro intern...
			Se anziché un corpo rigido si fa cadere nel tubo un fluido (per esempio acqua), si riscontrerà lo stesso fenomeno e, di conseguenza, si troverà che la vena fluida eserciterà una forza sulle pareti del tubo.
			La forza di Coriolis viene prodotta ogni qual volta un fluido con una certa massa scorre in un tubo inserito in un sistema rotante.
			A livello applicativo si utilizza un tubo, particolarmente sagomato (un doppio loop ovoidale/elicoidale), messo in continua vibr...
			Se si costruisce la struttura del loop con sufficiente elasticità, le forze di Coriolis determinano una deformazione elastica de...
			Il tubo di misura viene normalmente realizzato in acciaio inossidabile senza alcuna restrizione e con una totale assenza di zone...
				9 Trasduttori per il controllo di pressione
			Gli ultimi anni hanno visto una diffusione sempre più massiccia dei trasduttori di pressione, tale che le aziende produttrici di...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La modalità tradizionale per misurare la pressione di un gas o di un liquido si basa sulla trasformazione dello sforzo impresso ...
				Fig. XIII.9.1 Impianto standard per la misurazione del flusso con trasduttori di pressione differenziali.
			I trasduttori per la misura della pressione sono considerati una sottoclasse dei sensori misuranti la variazione di forza e in m...
			In seguito verranno presi in esame alcuni tipi dei vari trasduttori ritrovabili sul mercato ma, prima di esaminarli, è bene fare...
			Innanzi tutto si ricorda che una misura può essere correlata a tre diversi riferimenti di pressione.
			Se il riferimento è la pressione assoluta sarà il vuoto assoluto, creato all'interno del sensore di pressione, a essere considerato.
			Se il riferimento è la pressione relativa (gage pressure) sarà la pressione esterna al trasduttore a essere considerata, cioè di fatto la pressione barometrica.
			Se il riferimento è la pressione relativa sigillata (sealed gage pressure) sarà una precisa pressione di riferimento, creata e sigillata all'interno del sensore di pressione, a essere considerata.
			Un secondo parametro importante riguarda la sensibilità, che si può definire come il rapporto tra la variazione del segnale in u...
			Infine si ricorda che anche la linearità ha una importanza particolare. Essa esprime il massimo scostamento tra la curva reale d...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Infine si ricorda che anche la linearità ha una importanza particolare. Essa esprime il massimo scostamento tra la curva reale d...
				9.1 Trasduttori capacitivi
			I trasduttori di pressione capacitivi utilizzano un diaframma posizionato tra le due armature di un condensatore il quale, muove...
			In questo tipo di trasduttori è sufficiente un piccolo spostamento per causare variazioni del segnale.
			I trasduttori capacitivi risultano strumenti ideali per effettuare misure all'interno del vuoto e presentano una eccellente precisione e un'ottima risoluzione.
			Sono caratterizzati da un'alta impedenza di uscita, sono sensibili alle variazioni di temperatura e richiedono un'elettronica dedicata.
				9.2 Trasduttori estensimetrici
			In questo tipo di trasduttori una pressione idraulica o pneumatica, agendo su un sistema di forze, provoca una deflessione mecca...
			I tipi di tecnologia a estensimetro che si possono riscontrare nelle varie applicazioni sono:
			Di questi tipi vengono analizzati i primi due.
			La tecnologia a film sottile è attualmente la tecnologia leader nel campo della costruzione dei trasduttori di pressione. Essa u...
			Gli ioni di argon, adeguatamente accelerati per effetto di una elevata differenza di potenziale elettrico, colpiscono il prepara...
			Una seconda tecnica utilizzata per la realizzazione del film sottile è quella per deposizione di vapori chimici. Essa viene comu...
			Costruiti con la tecnica della deposizione di vapore chimico, sono prodotti in grandi lotti, su wafer, per deposizione di polisilicio su di un substrato di acciaio inossidabile.
			Successivamente il wafer viene diviso per produrre i singoli supporti del sensore. Ciascun supporto viene poi saldato al laser all'attacco ed alla membrana di acciaio inossidabile, precedentemente brasati sotto vuoto.
			Quindi viene collegato, mediante capillari d'oro, a una piastrina indipendente, la quale è a sua volta collegata a una piastrina di compensazione che controlla il condizionamento e l'amplificazione del segnale.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			È interessante rilevare inoltre la presenza sul mercato di trasduttori di pressione a film sottile equipaggiati con microprocess...
			I trasduttori estensimetrici a filo consistono in un filo sensibile di platino-tungsteno del diametro di 0,0075 mm, avvolto atto...
			Questi tipi di trasduttori presentano una buona precisione, stabilità a lungo termine e una buona compensazione termica, ma sono piuttosto sensibili agli shock e consentono un basso livello d'uscita.
				9.3 Trasduttori potenziometrici
			La pressione, esercitata su un soffietto o su un tubo di Bourdon, è tradotta in segnale elettrico mediante il movimento di un cursore attorno a un avvolgimento o a un resistore (Fig. XIII.9.2).
			Il segnale, prodotto dallo spostamento del cursore, viene normalmente amplificato per incrementare la risoluzione. Inoltre è spesso necessario impiegare una massa bilanciata per ridurre gli errori di accelerazione.
				Fig. XIII.9.2 Trasduttore di pressione potenziometrico.
			Nelle misure di breve durata, nelle quali sia richiesta una modesta precisione, questi trasduttori permettono di ottenere dei segnali lineari in uscita.
			Lo sfregamento però fra il cursore e l'elemento resistivo provoca una elevata isteresi e inoltre il trasduttore risulta molto sensibile alle sollecitazioni meccaniche. La vita di questi trasduttori è molto limitata.
				9.4 Trasduttori piezoelettrici
			La forza applicata sulla membrana di questo tipo di trasduttori di pressione viene trasferita su un asse di un cristallo asimmetrico. Sul cristallo quindi viene applicata una forza di tensione che lo induce a generare una carica elettrica.
			I più comuni cristalli utilizzati sono:
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		BIBLIOGRAFIA 81
			L'alta impedenza di uscita richiede un amplificatore di carica prima che il segnale venga trasmesso allo strumento acquisitore.
			I trasduttori di pressione piezoelettrici si presentano di costruzione compatta, permettono solo misure di pressione dinamica e richiedono speciali cavi di collegamento.
				10 Sensori per il controllo di temperatura
			Da sempre la misurazione e il rilevamento delle variazioni termiche sono stati le principali applicazioni dei sensori. Tempo addietro si misurava la temperatura con metodi meccanici sfruttando la dilatazione dei metalli o dei liquidi.
			Attualmente si impiegano sensori più sofisticati, quali termistori, termocoppie, termoresistenze con sensori al silicio discreti o integrati.
			Si può definire trasduttore di temperatura quel dispositivo che è capace di trasformare una temperatura in una grandezza elettrica.
			A seconda dei differenti campi di temperatura, del tipo di trasduzione utilizzata (analogica o digitale), delle condizioni speci...
			I sensori per il controllo della temperatura trovano impiego in tutti quei processi che implichino cambiamenti di temperatura. S...
				10.1 Termistori
			I termistori vengono utilizzati come sensori di temperatura, elementi di protezione e compensatori di variazioni di temperatura nei circuiti.
			I termistori, a livello funzionale, si differenziano per il riscaldamento che può essere del tipo diretto oppure indiretto.
			I termistori con riscaldamento di tipo diretto ricavano la variazione di temperatura direttamente dal passaggio della corrente nell'impasto.
			I termistori a riscaldamento indiretto invece sono dotati di una piccola spirale che avvolge l'elemento resistivo ed è il passaggio della corrente in questa piccola spirale che provoca la variazione di temperatura.
			La loro forma può essere di tipo a disco o cilindrica (forme caratteristiche dei termistori a riscaldamento diretto e che sono d...
			I termistori si dividono in due categorie:
			I resistori NTC (Negative Temperature Coefficient) sono un particolare tipo di semiconduttori nei quali la resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura. Essi sono caratterizzati da un coefficiente termico elevato e negativo.
			Quando sono inseriti in un circuito, essi trasformano la variazione di temperatura in variazione di tensione.
			Sono composti da particolari ossidi metallici come quelli del nichel, del manganese, del rame, del ferro o del cobalto, opportunamente trattati.
			Da tenere in considerazione è il fatto che i resistori NTC introducono un errore dovuto all'autoriscaldamento e che spesso la loro risposta deve essere linearizzata.
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		BIBLIOGRAFIA 81
			La Tabella XIII.10.1 indica i valori nominali dei termistori NTC, utilizzando i codici colore.
				Tab. XIII.10.1 Valori nominali dei termistori NTC mediante l’uso dei codici colore (la lettura si esegue da sinistra verso destra)
			Anche i resistori PTC (Positive Temperature Coefficient) sono dei particolari tipi di semiconduttori nei quali la resistenza var...
				10.2 Rivelatori RTD o termoresistenze
			Un sistema molto diffuso per la misura della temperatura è l'utilizzo delle termoresistenze, chiamate anche RTD (Resistence Temperature Detector).
			Una termoresistenza è di fatto un elemento passivo formato da materiale metallico che varia il suo valore resistivo in funzione ...
			Costruttivamente una termoresistenza è un filamento avvolto di platino o di nichel che viene annegato in un materiale isolante, ...
			Tra le caratteristiche negative è opportuno menzionare che le termoresistenze hanno un elevato costo, presentano un autoriscalda...
				10.3 Termocoppie
			Le termocoppie hanno rappresentato il primo metodo di misurazione elettrica della temperatura, costituendo sensori estremamente ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Lo spostamento continua fino a quando la tensione di contatto generata non lo blocca. Questa particolare tensione di contatto di...
			È un effetto che definisce una conversione diretta del calore in energia elettrica. I giunti che caratterizzano la termocoppia sono anche chiamati giunto caldo e giunto freddo.
			In base alla relazione sopra esposta è possibile per ogni tipo di giunzione stabilire un riferimento tabellare, nel quale alla t...
			La scelta di una termocoppia, condizionata dalle esigenze di affidabilità e lunga durata, è relazionata ad alcune variabili che ...
			Altri fattori che concorrono sono infine la resistenza meccanica e quella termica. Tenendo in considerazione tutte queste variab...
			La Tabella XIII.10.2 riporta le caratteristiche di alcune termocoppie.
				Tab. XIII.10.2 Tipi di termocoppie
			Nelle misure di temperatura con termocoppie, riveste una grossa importanza il cavo che collega la termocoppia allo strumento di ...
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		BIBLIOGRAFIA 81
			Nelle utilizzazioni industriali il collegamento tra la testa di connessione della termocoppia e lo strumento di misura viene fat...
			In alcuni casi la composizione nominale dei termoelementi del cavo differisce da quella della termocoppia alla quale è collegato...
			La Figura XIII.10.1 illustra le principali parti che compongono una termocoppia con isolamento tradizionale.
				Fig. XIII.10.1 Termocoppia con isolamento tradizionale.
			Per mezzo di questo cavo il giunto freddo della termocoppia viene trasferito alla estremità del cavo dove è collegato lo strumen...
			Per ogni tipo di termocoppia esiste un cavo di estensione che risolve in modo anche economico il problema del collegamento della termocoppia allo strumento di misura, introducendo solo in casi limitati errori di piccola entità.
				BIBLIOGRAFIA
			Brambilla L., Teoria e applicazioni dei trasduttori, Principato, Milano, 1992.
			Cariboni A, Albanesi S., Alfiore F., Controlli automatici, Editrice La Scuola, Brescia, 1999.
			Cavalieri R., Controlli automatici, Hoepli, Milano, 2002.
			Ortolani G., Venturi E., Impianti elettrici automatici, Hoepli, Milano, 2009.
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		Sezione I
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	Normativa, legislazione e sicurezza
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	Tecnologie BUS
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		Elettronica analogica e digitale
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